鍋爐汽輪機(jī)節(jié)能及運(yùn)行管理分析

邵亮軍

【摘要】在最近幾年中，工業(yè)的快速發(fā)展也帶動(dòng)了鍋爐制造業(yè)的發(fā)展，這也使得能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題成為重要的問(wèn)題。為了符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，在鍋爐汽輪機(jī)管理中，必須要做好節(jié)能和運(yùn)行管理，防止運(yùn)行中產(chǎn)生過(guò)多的污染。基于此，分析鍋爐汽輪機(jī)節(jié)能及運(yùn)行中存在的問(wèn)題，然后探究鍋爐汽輪機(jī)節(jié)能及運(yùn)行管理的具體措施，以供參考。

【關(guān)鍵詞】鍋爐汽輪機(jī); 節(jié)能管理; 運(yùn)行管理;

一、鍋爐汽輪機(jī)的能源損耗和污染問(wèn)題

鍋爐熱效率偏低。實(shí)踐生產(chǎn)中的鍋爐汽輪機(jī)以小容量為主，這類鍋爐汽輪機(jī)難以開(kāi)展完全燃燒，損失較多的熱量，難以實(shí)現(xiàn)最佳工況下的設(shè)備運(yùn)行。而大容量的鍋爐汽輪機(jī)大都處于低負(fù)荷狀態(tài)，能源損耗問(wèn)題嚴(yán)重。

排煙溫度偏高。燃料燃燒是鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行基礎(chǔ)，目前，鍋爐汽輪機(jī)的燃燒為層燃狀態(tài)，屬于不完全燃燒，排煙溫度可達(dá)300～350℃，排煙的成分包括一氧化氮、二氧化碳及二氧化硫，會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大污染。

控制系統(tǒng)不足。鍋爐汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)不夠完善，操作人員難以掌握設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù)，使鍋爐汽輪機(jī)長(zhǎng)期處于非最佳工況運(yùn)行狀態(tài)，不僅浪費(fèi)電能與熱能，還會(huì)對(duì)設(shè)備內(nèi)部部件造成損傷，縮短鍋爐汽輪機(jī)的使用壽命。

二、鍋爐汽輪機(jī)的節(jié)能策略

（一）改進(jìn)鍋爐汽輪機(jī)設(shè)備

1.鍋爐汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

針對(duì)鍋爐設(shè)備，制造企業(yè)可以從鍋爐爐拱結(jié)構(gòu)入手，通過(guò)尺寸和形狀的改進(jìn)，擴(kuò)大鍋爐的內(nèi)部空間，避免鍋爐出現(xiàn)配風(fēng)不合理或者漏煤等問(wèn)題，加大運(yùn)行能耗。同時(shí)，鍋爐結(jié)構(gòu)中保溫巖棉材料的應(yīng)用，可以增強(qiáng)鍋爐的保溫性能，減少熱量損失。

針對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備，制造企業(yè)可以從高壓缸或者低壓缸入手，改進(jìn)其構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。在高壓缸改進(jìn)中，制造企業(yè)需降低高壓缸的運(yùn)行阻力，提升高壓缸的運(yùn)行效率，以此降低能耗。對(duì)于動(dòng)葉型汽輪機(jī)，制造企業(yè)可整體固定動(dòng)葉片，增強(qiáng)其動(dòng)力強(qiáng)度，并加大隔板氣軸間的縫隙;對(duì)于靜葉型汽輪機(jī)，制造企業(yè)可去除靜葉片中的加強(qiáng)筋，降低汽輪機(jī)的運(yùn)行阻力。在低壓缸改進(jìn)中，制造企業(yè)需要延長(zhǎng)其工作時(shí)長(zhǎng)，避免低壓缸出現(xiàn)運(yùn)行疲勞問(wèn)題。以200MW機(jī)組的低壓缸為例，制造企業(yè)在生產(chǎn)中提高根莖的參數(shù)數(shù)值，并加固動(dòng)葉片。在低壓缸投入運(yùn)行后，抗疲勞性能和耐腐蝕性能有較大提升，可減少能耗。

2.鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行方式改進(jìn)

在結(jié)構(gòu)改造的同時(shí)，運(yùn)行方式的改進(jìn)也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的目的。針對(duì)鍋爐設(shè)備，制造企業(yè)可通過(guò)鍋爐進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)方式的改進(jìn)、煙氣余熱的利用和分層燃燒技術(shù)的引進(jìn)，保障鍋爐的完全燃燒，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃料的最大化利用，降低能耗。同時(shí)，制造企業(yè)可在鍋爐中應(yīng)用變頻技術(shù)，控制鍋爐運(yùn)行中的煤量與風(fēng)量，減少煤炭的使用量。

循環(huán)水泵。企業(yè)可通過(guò)機(jī)組負(fù)荷的控制，加大該設(shè)備的運(yùn)行效率，減少能源損耗。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，在同樣的壓力條件下，循環(huán)水量的提升，可以加大機(jī)組的作用力，增加能源損耗。因此，企業(yè)需要調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，將機(jī)組的作用力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保機(jī)組出力增加值和循環(huán)水泵增加值間的差值最大，將機(jī)組的能源損耗降到最低。

加熱器。水位和溫度聯(lián)系密切，在端差處于最低值時(shí)，加熱器的水位為最佳工況水位，熱量損失最低。企業(yè)需在加熱器中安裝溫度傳感器和溫度調(diào)控裝置，傳感器可以實(shí)時(shí)采集加熱器不同部位的溫度，獲得加熱器的端差。結(jié)合PLC控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)加熱器的溫度，將端差控制在最低值，實(shí)現(xiàn)降低能源損耗的目標(biāo)。

抽氣設(shè)備。該設(shè)備負(fù)責(zé)汽輪機(jī)真空工況的創(chuàng)造，運(yùn)行效率與液體溫度、環(huán)境溫度與壓力相關(guān)。夏季溫度偏高時(shí)，抽氣設(shè)備的工作效率偏低，能源損耗較大。因此，企業(yè)需注重抽氣設(shè)備液體溫度和環(huán)境溫度的控制，利用低溫冷卻水降低工作液的溫度，利用空調(diào)系統(tǒng)降低環(huán)境溫度。

（二）采用多元化節(jié)能技術(shù)

在鍋爐汽輪機(jī)應(yīng)用中，設(shè)備制造和使用中的節(jié)能技術(shù)引進(jìn)，可以優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。在設(shè)備制造領(lǐng)域，制造企業(yè)可引進(jìn)多齒蜂窩狀汽封技術(shù)（見(jiàn)圖1），增強(qiáng)鍋爐汽輪機(jī)的流通性能，降低部件運(yùn)行阻力，提升設(shè)備運(yùn)行效率。濰坊特鋼集團(tuán)在12MW汽輪機(jī)中，應(yīng)用多齒蜂窩狀汽封技術(shù)，將其額定進(jìn)氣壓力控制在3.14MPa、額定排氣壓力控制在0.0073MPa。結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)，節(jié)能技術(shù)在濰坊特鋼集團(tuán)的應(yīng)用，可使企業(yè)生產(chǎn)能源節(jié)約近9428噸標(biāo)準(zhǔn)煤，二氧化碳的年排放量減少24701t，約節(jié)約成本528萬(wàn)元。在設(shè)備使用中，工業(yè)企業(yè)可引進(jìn)干冰清洗技術(shù)及工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)。前者利用干冰的低溫收縮功能，清除鍋爐汽輪機(jī)中的煤垢與油垢;后者利用低溫廢熱產(chǎn)生的能量，帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)行，減少電能損耗。

三、鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行管理策略

（一）嚴(yán)格控制鍋爐汽輪機(jī)參數(shù)

基于鍋爐汽輪機(jī)的能耗影響因素，企業(yè)需要加強(qiáng)汽輪機(jī)給水溫度的控制，定期開(kāi)展加熱器的檢修，確保加熱器中的高加鋼管等部件在密封性方面，符合鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行需求，保障設(shè)備的高效換熱與傳熱。一旦檢修中發(fā)現(xiàn)高加鋼管存在泄漏點(diǎn)，立即采取修補(bǔ)措施，嚴(yán)重時(shí)可更換全新的鋼管，避免能源損耗不斷擴(kuò)大。

（二）做好鍋爐汽輪機(jī)的日常管理

企業(yè)需安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)鍋爐汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停止操作，避免鍋爐汽輪機(jī)出現(xiàn)緊急停機(jī)狀態(tài)，對(duì)設(shè)備造成破壞。鍋爐汽輪機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程為逐漸加熱過(guò)程，在操作人員點(diǎn)火操作完成后，需要較長(zhǎng)時(shí)間完成機(jī)組并網(wǎng)，并網(wǎng)過(guò)程將會(huì)消耗較多能源。因此，啟動(dòng)人員需要在保障汽輪機(jī)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，減少啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)，從而減少電能及熱能的損耗。首先打開(kāi)旁壓，將汽輪機(jī)的壓力控制在4MPa左右，再手動(dòng)開(kāi)啟真空破門，將汽輪機(jī)的真空控制在-60～-50kPa左右;然后加大蒸汽量，增加汽輪機(jī)啟動(dòng)的速度，減少啟動(dòng)過(guò)程的能耗。鍋爐汽輪機(jī)的停機(jī)時(shí)，停機(jī)人員需采用滑參數(shù)停機(jī)方式，降低汽輪機(jī)與鍋爐的溫度，為鍋爐余熱利用提供條件，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。同時(shí)，企業(yè)需利用停機(jī)機(jī)會(huì)，開(kāi)展設(shè)備的部件檢修及大修。

（三）制定完善的運(yùn)行管理制度

在鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行管理中，完善的管理制度能夠約束工作人員的行為，使鍋爐汽輪機(jī)保持最佳工況運(yùn)行。企業(yè)需要根據(jù)鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況，結(jié)合崗位需求，制定責(zé)任到人制，將鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行責(zé)任、環(huán)保責(zé)任落實(shí)到具體工作人員，并對(duì)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其掌握鍋爐汽輪機(jī)的參數(shù)控制與日常管理要點(diǎn)，確保鍋爐汽輪機(jī)長(zhǎng)期處于最佳工況。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行能源消耗研究十分重要，相關(guān)部門應(yīng)該從技術(shù)與政策方面入手，通過(guò)引入節(jié)能設(shè)備、節(jié)能技術(shù)，完善和落實(shí)節(jié)能運(yùn)行管理制度來(lái)保證鍋爐汽輪機(jī)節(jié)能及運(yùn)行管理質(zhì)量。

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