火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保問題及措施

劉 楠 邢海鵬

國(guó)能河北龍山發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056400

0 引言

鍋爐汽輪機(jī)，在火電廠生產(chǎn)中扮演著十分重要的角色，是其中必不可少的元素。作為一種先進(jìn)的裝備，它還可以進(jìn)行高效的能量轉(zhuǎn)化。但在鍋爐汽輪機(jī)正常的運(yùn)作過程中，會(huì)消耗大量的能源，加大環(huán)境的負(fù)擔(dān)。近年來，政府發(fā)布許多報(bào)告，對(duì)二氧化碳排放提出一定的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對(duì)火電企業(yè)的要求更為嚴(yán)格。相關(guān)的火電廠需要配合政府工作，控制生產(chǎn)中的能源耗費(fèi)，減少污染物的排放，最終減少環(huán)境污染。這種生產(chǎn)不僅對(duì)環(huán)保工作和總體的可持續(xù)發(fā)展有利，還可以提高企業(yè)內(nèi)部的資源利用率，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 火電廠發(fā)電系統(tǒng)基本概況

火電廠的發(fā)電系統(tǒng)存在整體的能量循環(huán)流程，該流程主要包括3 個(gè)主設(shè)備：鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)?；痣姀S發(fā)電時(shí)，主要進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，工作原理也十分明確，是將燃料燃燒的化學(xué)能通過發(fā)電過程轉(zhuǎn)變成電能投入使用。整個(gè)過程中的能量循環(huán)，又被稱作朗肯循環(huán)。在整個(gè)發(fā)電過程中，為了提高其工作效率，需要在生產(chǎn)作業(yè)的過程中充分利用好兩個(gè)系統(tǒng)，一是給水回?zé)嵯到y(tǒng)，二是蒸汽再熱系統(tǒng)，通過系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)配合來高效發(fā)電。由于火電機(jī)組本身存在發(fā)電容量不同的問題，在進(jìn)行熱力系統(tǒng)選擇時(shí)也需要進(jìn)行區(qū)分。機(jī)組本身需要進(jìn)行適時(shí)的控制，這也是通過系統(tǒng)來完成的。鍋爐汽輪機(jī)的機(jī)組擁有獨(dú)特的控制系統(tǒng)，采用信息化的管理手段，需要分散控制管理和廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)共同來調(diào)控。

2 火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保問題

2.1 二氧化硫氣體排放

火電廠的鍋爐汽輪機(jī)，在正常運(yùn)作的過程中，會(huì)大量消耗能源。在諸多能源中，需求量最大的便是煤炭。煤炭中存在的少量硫元素，會(huì)導(dǎo)致火電生產(chǎn)消耗煤炭的過程中，通過一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的二氧化硫。二氧化硫會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞。在這一過程中所釋放的二氧化硫一旦開始累積，便會(huì)對(duì)環(huán)境造成難以想象的破壞。當(dāng)生產(chǎn)時(shí)不對(duì)二氧化硫排放加以控制，便會(huì)使這些有害氣體穿過云層，進(jìn)入平流層和高層大氣，進(jìn)而導(dǎo)致酸雨的產(chǎn)生。酸雨對(duì)環(huán)境本身危害性就很大，同時(shí)還具有較強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生較大的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接腐蝕建筑物表面，進(jìn)而出現(xiàn)許多的安全隱患。除了建筑物，酸雨還會(huì)對(duì)農(nóng)作物腐蝕，導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。當(dāng)酸雨接觸到地下水和土壤，會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降，水質(zhì)不斷惡化，生態(tài)持續(xù)變差的現(xiàn)象。

2.2 二氧化碳?xì)怏w排放

在火電廠鍋爐汽輪機(jī)利用自身系統(tǒng)發(fā)電的過程中，需要大量使用煤炭資源。而燃燒煤炭資源除了會(huì)產(chǎn)生有害的二氧化硫，還會(huì)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。二氧化碳最大的危害是加強(qiáng)溫室效應(yīng)，造成全球氣候持續(xù)變暖，而氣候變暖進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)致更多環(huán)境問題。首先，隨著全球大面積溫度的升高，極地和寒冷地區(qū)的冰川開始不斷融化，地表水增多，使得海平面不斷升高，給一些沿海、海拔較低的地區(qū)產(chǎn)生諸多的不利影響。當(dāng)下提倡早日實(shí)現(xiàn)碳中和，而目前的發(fā)展形勢(shì)卻不容樂觀。

2.3 鍋爐的熱效率較低

自從工業(yè)革命以來，各種先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備相繼問世，并不斷發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來諸多裨益。但隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，人們對(duì)能源的消耗越來越高，這一行為也使得能源的價(jià)格不斷飆升。在火電廠的運(yùn)行過程中，鍋爐汽輪機(jī)是一種十分重要的設(shè)備，在運(yùn)行管理和技能上需要具備較高的水準(zhǔn)。但在目前的市場(chǎng)上，大多數(shù)鍋爐汽輪機(jī)都是小容量形式的，只有少數(shù)汽輪機(jī)容量較大。這些小容量的汽輪機(jī)存在著諸多的弊端，最為重要的一點(diǎn)便是它難以讓鍋爐中的燃料完全燃燒，降低了汽輪機(jī)的熱效率。隨著熱效率的降低，排煙的溫度也會(huì)升高，進(jìn)一步加大汽輪機(jī)內(nèi)部的熱量損失。大容量的汽輪機(jī)雖然在容量上更有優(yōu)勢(shì)，看起來更容易充分燃燒，但它在運(yùn)行的過程中因?yàn)榉N種原因往往處于一種低負(fù)荷的狀態(tài)，同樣難以充分燃燒，進(jìn)而導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi)。

2.4 鍋爐運(yùn)行的自動(dòng)化水平較差

近年來，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為各行各業(yè)的發(fā)展帶來了諸多便利。在火電廠鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電的過程中，也應(yīng)用到了各類技術(shù)，尤其是自動(dòng)化技術(shù)，給火電廠的生產(chǎn)帶來了諸多機(jī)遇。但是在目前的市場(chǎng)生產(chǎn)過程中，自控裝置還沒有得到很好的使用，許多鍋爐汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，也沒有規(guī)范地配備檢測(cè)表，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)難以進(jìn)行規(guī)范高效的利用。這一狀況會(huì)直接導(dǎo)致相關(guān)工作人員難以對(duì)生產(chǎn)發(fā)電過程中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)把握，難以對(duì)其中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)整改，整個(gè)運(yùn)行過程被束縛，難以高效完成工作，最終導(dǎo)致大量資源能源被浪費(fèi)。在相關(guān)操作人員工作時(shí)，更多地依靠手動(dòng)操作，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)依賴程度較低，大幅降低汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

2.5 廢渣和廢煙氣排放問題嚴(yán)重

在汽輪機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，大量燃燒煤炭，還會(huì)產(chǎn)生許多廢渣和廢煙氣。如果不對(duì)產(chǎn)生的廢渣進(jìn)行及時(shí)高效的處理，會(huì)大大降低汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，進(jìn)而消耗更多的熱量，對(duì)煤炭資源的需求量會(huì)越來越大，最終形成一個(gè)惡性循環(huán)。同時(shí)，廢渣本身會(huì)引起大量灰塵的聚集，嚴(yán)重影響周邊的生態(tài)環(huán)境和居民的出行。

除此以外，系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的一些廢煙氣中也存在著大量的二氧化硫氣體，在排放過程中溫度不斷升高，使得二氧化硫更容易對(duì)火電設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用。這種在高溫狀態(tài)下大量排放廢煙氣的行為，不僅會(huì)大大降低資源的利用效率，還會(huì)加大煤炭的使用量，同樣形成了惡性循環(huán)。

3 火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保措施

3.1 提高火電廠人員的節(jié)能環(huán)保意識(shí)

針對(duì)節(jié)能環(huán)保的問題和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，火電廠相關(guān)工作人員和管理者都需要予以高度重視，培養(yǎng)并鞏固自身的節(jié)能意識(shí)，不能一味追求經(jīng)濟(jì)效益而不顧及對(duì)環(huán)境的危害。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人員需要將節(jié)能環(huán)保寫入企業(yè)的規(guī)章制度，將其作為一種常態(tài)化的工作，讓工作人員予以高度重視。同時(shí)，在日常工作中，也要加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保專題活動(dòng)和報(bào)告會(huì)的召開，積極引進(jìn)節(jié)能環(huán)保的技術(shù)型人員，并對(duì)老員工進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，加大對(duì)節(jié)能環(huán)保的資金投入和設(shè)施引進(jìn)等。

3.2 改進(jìn)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)

為了更好地節(jié)能環(huán)保，減少對(duì)煤炭資源的利用和危險(xiǎn)廢物的排放，需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能上的改造，其中結(jié)構(gòu)上的改造更加切實(shí)可行。首先可以考慮對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行改造。鍋爐設(shè)備上面存在爐拱結(jié)構(gòu)，可以先改造其大小和基本的形狀構(gòu)成，在改造的過程中需要不斷增加其內(nèi)部的容納空間，盡可能地減少煤炭資源的遺漏現(xiàn)象，在一定程度上減少對(duì)煤炭資源的浪費(fèi)，同時(shí)還可以有效減少配風(fēng)不合理等現(xiàn)象，最終減少運(yùn)行過程中的能源耗費(fèi)。除了尺寸和形狀方面，還需要加強(qiáng)對(duì)其中保溫材料的高效使用，增強(qiáng)其保溫效果，更好地儲(chǔ)存熱量。除此以外，也可以改造高壓缸和低壓缸的結(jié)構(gòu)，高壓缸需要減少阻力，低壓缸需要提高效率，通過對(duì)這兩個(gè)部件的改造，可以減少能源耗費(fèi)。

3.3 有效減少二氧化碳排放

在生產(chǎn)和發(fā)電的過程中，鍋爐汽輪機(jī)會(huì)燃燒煤炭，釋放大量的二氧化碳，進(jìn)而加重環(huán)境污染和生態(tài)破壞。在碳中和的發(fā)展目標(biāo)下，需要減少二氧化碳的排放，最為重要的便是提高煤炭的利用效率，在發(fā)電和生產(chǎn)效率一致的情況下，盡可能少地依賴煤炭資源。在相關(guān)的制造企業(yè)，可以把直接利用煤炭轉(zhuǎn)變成利用燃料電池完成，或者對(duì)鍋爐設(shè)備的基本功能進(jìn)行改善等。除此以外，還需要注重對(duì)資源的循環(huán)使用。在實(shí)現(xiàn)碳中和這一過程中，除了需要提高資源利用效率，還需要優(yōu)化電源，建造全新的電力系統(tǒng)。

3.4 高效研究利用脫硫技術(shù)

在煤炭燃燒過程中，除了會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，還會(huì)伴隨大量的二氧化硫。二氧化硫本身又會(huì)產(chǎn)生更為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，因此需要加以嚴(yán)格控制，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。處理這一問題，需要研究利用脫硫技術(shù)，但這一技術(shù)目前還存在著諸多的局限性，如成本高、穩(wěn)定性差，需要加以改善?？梢岳锰炕牧系牧己梦叫酝瓿蓪?duì)硫化物的提取。通過脫硫處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中二氧化硫的高效處理和回收。除此以外，可以在鍋爐旁邊增設(shè)脫硫的裝置，減少二氧化碳排放量，同時(shí)間接控制二氧化硫的排放量。在脫硫技術(shù)的支撐下，可以減少煤炭的使用量，減少氣體排放，形成一個(gè)良性循環(huán)，為節(jié)能環(huán)保做出巨大貢獻(xiàn)。

3.5 提高專業(yè)人員的職業(yè)素養(yǎng)和對(duì)技術(shù)的應(yīng)用能力

為了讓汽輪機(jī)系統(tǒng)更加節(jié)能環(huán)保，需要配備更專業(yè)和負(fù)責(zé)的工作和管理人員對(duì)整個(gè)發(fā)電和生產(chǎn)過程進(jìn)行高效管控。對(duì)現(xiàn)有的工作人員，需要進(jìn)行更加專業(yè)的培訓(xùn)，提高工作人員的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)能力，改善工作中存在的各種弊端。可以引進(jìn)更多的高端技術(shù)人才和管理人才，充分利用當(dāng)下的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)和發(fā)電，并建立更完善的獎(jiǎng)懲體系和監(jiān)督體系，提高工作和管理人員的工作效率。提高相關(guān)管理者的責(zé)任意識(shí)，規(guī)范流程細(xì)節(jié)。管理工作意義重大，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程起著十分重要的調(diào)控指導(dǎo)作用，需要管理者具有較高的責(zé)任意識(shí)和專業(yè)素養(yǎng)，同時(shí)需要其在每個(gè)環(huán)節(jié)中保持謹(jǐn)慎和細(xì)致，處理好每個(gè)細(xì)節(jié)中可能出現(xiàn)的問題。同時(shí)，在管理過程中，需要管理者時(shí)刻關(guān)注管理過程的質(zhì)量和實(shí)際效果，降低整個(gè)過程中的污染物排放等。管理者應(yīng)深入學(xué)習(xí)各項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)的工作流程，總結(jié)以往工作中的問題，在工作中規(guī)范每個(gè)細(xì)節(jié)的操作流程。

4 結(jié)語

在新時(shí)代，火電廠作為生產(chǎn)和發(fā)電的重要單位，通過鍋爐汽輪機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)和發(fā)電，但在這一過程中需要消耗大量的煤炭資源，進(jìn)而釋放大量的二氧化碳和二氧化硫等氣體，對(duì)環(huán)境造成較嚴(yán)重的破壞。除此以外，設(shè)備本身與自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)系不夠緊密、熱效率較低等問題也加劇了這一過程對(duì)環(huán)境的污染。在當(dāng)下提倡節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的背景下，為了更好地開展綠色生產(chǎn)，需要對(duì)汽輪機(jī)系統(tǒng)生產(chǎn)發(fā)電進(jìn)行改善。首先，相關(guān)人員需要提高思想認(rèn)識(shí)，開展一系列節(jié)能環(huán)保的活動(dòng)。其次，需要對(duì)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，充分利用自動(dòng)化技術(shù)。再次，需要引進(jìn)節(jié)能技術(shù)，對(duì)二氧化硫、二氧化碳的排放進(jìn)行有效控制。最后，需要提高工作人員和管理者的職業(yè)素養(yǎng)。