電廠鍋爐節(jié)能改造的問題及解決措施分析

高富明

（中煤能源新疆煤電化有限公司，新疆 昌吉 831799）

0 引言

電廠在我國社會、經(jīng)濟發(fā)展中占有非常重要的位置，也發(fā)揮著巨大的影響作用，但由于電廠在實際運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的能源消耗和污染排放等問題，因此，必須加強對電廠鍋爐的節(jié)能改造技術(shù)的推廣，在實際操作中提供人力、物力、財力等方面的支持，使其在鍋爐的運行中得到充分的發(fā)揮，并且利用節(jié)能降耗技術(shù)實現(xiàn)電廠鍋爐高效、綠色的運轉(zhuǎn)，為我國的發(fā)展和進步作出貢獻。

煤炭資源的清潔利用是我國煤炭資源匱乏、石油資源匱乏、環(huán)保壓力不斷加大的背景下，煤炭清潔利用已成為我國煤炭企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要戰(zhàn)略，同時也是解決環(huán)境污染、提高我國能源自給率的重要技術(shù)途徑。燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，可以實現(xiàn)煤炭資源的集中化燃燒利用，在將煤炭轉(zhuǎn)化為熱源和電力能源的同時，利用集成化治理技術(shù)提高煤炭資源應(yīng)用過程中的利用率，降低污染廢棄物排放量。隨著工業(yè)經(jīng)濟和國民生活水平的提高，我國對煤炭資源燃燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的依賴度越來越高，燃煤鍋爐的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的矛盾日益突出，主要表現(xiàn)在以下3 個方面。

（1）我國優(yōu)質(zhì)煤炭資源供需矛盾激化，上游采掘行業(yè)必須逐步加大開采力度。

（2）雖然集成化煤炭鍋爐燃燒技術(shù)在煤炭資源清潔化利用上已經(jīng)表現(xiàn)出極大的技術(shù)優(yōu)勢，但是受到產(chǎn)業(yè)規(guī)模限制，燃煤鍋爐每年排放的污染物對自然生態(tài)造成了極大的損害。

（3）燃煤產(chǎn)生的二氧化碳造成的溫室效應(yīng)日益顯著。因此，本文梳理總結(jié)了電廠鍋爐節(jié)能降耗改造現(xiàn)狀及存在問題，并提出相應(yīng)的整改措施。

1 電廠鍋爐節(jié)能降耗意義

電廠鍋爐的節(jié)能改造對于提高電廠鍋爐的運行效率、加強國家對電廠鍋爐的管理起著十分重要的作用。所以，在電廠建設(shè)中，應(yīng)該優(yōu)先考慮購置節(jié)能型電廠鍋爐，并對現(xiàn)有鍋爐進行技術(shù)改造和創(chuàng)新改造，以提高煤炭資源利用率和能源利用率。節(jié)約能源的意義，不僅是為了獲得更大的經(jīng)濟效益，也是為了提高生產(chǎn)效率，為了保證安全、高效地工作。電廠鍋爐的節(jié)能改造，對電廠的技術(shù)改造、設(shè)備運行的穩(wěn)定性、實用性都有很大的促進作用[1]。

2 電廠鍋爐節(jié)能改造的現(xiàn)狀

在當(dāng)前的電廠鍋爐節(jié)能改造中，為了達到節(jié)能目的，往往采用分層燃燒、天然氣助燃等技術(shù)。同時，采用碳化硅作為爐拱材料，根據(jù)爐拱形狀、尺寸和拱面的空間進行合理的設(shè)計，使得高溫?zé)煔饩哂休^好的運行狀態(tài)，對實現(xiàn)鍋爐的節(jié)能減排具有重要意義。在爐排的選用上，選用技術(shù)先進、精鑄、精加工的爐排，改善爐排漏煤量、排風(fēng)不均等問題，對鍋爐風(fēng)室進行了改進，將兩邊進風(fēng)的風(fēng)室設(shè)置流擋板，通過改變風(fēng)室與風(fēng)口之間的聯(lián)系，改善了爐壁的密封性能和隔熱性能。利用纖維填料作隔熱層，將遠紅外涂層涂敷于隔熱層上，增加隔熱層的輻射強度，并對爐膛負壓進行調(diào)節(jié)，以達到減少過?？諝庀禂?shù)的目的?？梢允褂眯碌拿禾刻砑觿?，從而有效地提高了灰熔點，防止了鍋爐的燒焦問題。采用上述技術(shù)措施，可以有效改善鍋爐的燃燒狀況，保證燃油的燃燒效率，使燃煤得到充分燃燒，減少了不完全燃燒的損失，減少了排煙熱量的損失，使鍋爐熱效率得到了明顯的提高[2]。在鍋爐熱量損耗中，排煙熱量占了很大比重，因此，在充分利用煙道余熱的同時，還應(yīng)進一步控制過量的空氣。不同的廢熱回收方法對鍋爐的熱效率有一定的影響。在確定排煙溫度時，一般應(yīng)將其設(shè)置在比煙氣露點更高的位置，從而防止常規(guī)換熱器被低溫酸蝕，從而減少熱污染。

3 電廠鍋爐檢修重點

電廠鍋爐長期處于高溫、高壓、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輔機眾多的情況下，不可避免地會出現(xiàn)各種故障，而在節(jié)能改造過程中，主要涉及的主要環(huán)節(jié)和主要故障有：①加強對水冷壁、過熱器、再熱器和節(jié)煤器的檢查和維護，這四個部分在使用過程中很容易發(fā)生故障，而加強這些部位的維護，可以明顯地提高其燃燒效率；②要防止爐膛爆燃，定期清除積存的易燃物，檢查爐膛的通風(fēng)和燃燒狀態(tài)，避免易燃物的不斷積累，造成鍋爐內(nèi)部溫度、壓力、溫度的持續(xù)升高，從而引發(fā)火災(zāi)和其他事故；③要對鍋爐的水位進行嚴格的控制，保證鍋爐內(nèi)的液態(tài)水和蒸汽達到一定的平衡，因此要嚴格控制水位，防止鍋爐中的水過多或過少，從而保證鍋爐的安全運行[3]。

4 電廠鍋爐能耗形式及節(jié)能要點

4.1 電廠鍋爐能耗損失形式

電廠煤炭鍋爐燃燒產(chǎn)生的含氮氣體和含硫氣體會造成大氣污染，引發(fā)酸雨等生態(tài)環(huán)境污染物。煤炭不充分導(dǎo)致副產(chǎn)殘渣仍含有大量碳氫化合物，造成資源的浪費。煤炭燃燒產(chǎn)生的灰分如果處理不合格，漂浮到大氣中會造成嚴重的霧霾。煤炭燃燒產(chǎn)生的熱量在交換、傳遞過程中會損失，降低燃燒效率，浪費煤炭資源。

4.2 電廠鍋爐節(jié)能要點

通過工藝優(yōu)化、煤炭預(yù)處理等手段提高煤炭在鍋爐內(nèi)的燃燒程度，實現(xiàn)煤炭大部分碳氫化合物的充分燃燒放熱。優(yōu)先選擇灰分含量少、揮發(fā)分固定碳含量高、水分含量少的煤炭作為燃料使用?；曳趾可偃紵蟮幕曳稚?，排灰處理工藝苛刻度低；水分含量少，煤在燃燒時，水分蒸發(fā)能減少熱量，提高了燃燒效率；高揮發(fā)分和高含碳量，能燃燒的碳氫化合物。鍋爐投料煤粉的顆粒尺寸分布要均一，既提高了鍋爐運行的穩(wěn)定性，又增加煤炭與空氣的接觸面積。

5 電廠鍋爐節(jié)能改造存在的問題

5.1 煤炭燃料問題

煤炭品質(zhì)是決定鍋爐燃燒效率和能耗損失的核心要素。我國大部分電廠鍋爐企業(yè)沒有建立煤炭品質(zhì)、鍋爐燃燒工藝、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益之間的平衡體系。不同品質(zhì)的煤炭燃燒效果也不同，如果選擇的燃燒工藝不合理，則很多低品質(zhì)煤炭無法充分燃燒，增加了煤炭資源浪費。此外，如果煤炭中的難燃燒組分過多，則燃燒產(chǎn)生的殘渣較多，既增加了后續(xù)污染物治理工藝的難度，由造成了資源浪費。除了煤炭資源，電力鍋爐廠運行時還需要使用部分重質(zhì)液體燃料，用于鍋爐運行前期的升溫和停車降溫。此外，電廠鍋爐企業(yè)如果忽視了，煤炭和重質(zhì)燃料的存放環(huán)境控制，導(dǎo)致燃料吸收了水分或者有效組分揮發(fā)，也會造成燃料資源浪費。

5.2 鍋爐運行問題

鍋爐燃燒能耗較高的原因與鍋爐實際運行過程的負荷率達不到鍋爐設(shè)計負荷率息息相關(guān)，從而導(dǎo)致鍋爐燃燒所釋放出的熱量絕大多數(shù)都用于維持自身裝置運行，能夠作為熱量或者電力輸送的能量減少，同時也會降低裝置和設(shè)備的使用壽命。其次，煤炭在鍋爐中出現(xiàn)頻繁的熄火情況，不僅會影響到煤炭燃燒效率，也會增加頻繁開啟設(shè)備所消耗的能量。導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)頻繁熄火的原因有很多，使用的煤炭品質(zhì)不達標、作業(yè)人員操作不符合規(guī)章制度、設(shè)備突發(fā)性失效等。此外，與國外先進的電產(chǎn)鍋爐燃燒技術(shù)相比，當(dāng)前我國技術(shù)存在智能控制程度低、微操作控制不足、儀表自動化程度低、全程檢測系統(tǒng)不完善等，很多現(xiàn)場運行情況還依賴于工人經(jīng)驗判斷。這導(dǎo)致了生產(chǎn)運行存在很多能耗多的環(huán)節(jié)，并且開展的節(jié)能改造措施沒有科學(xué)、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐。

5.3 設(shè)備及運行管理問題

有些電廠鍋爐企業(yè)，經(jīng)過長年生產(chǎn)運行，早期應(yīng)用的設(shè)備、裝置已經(jīng)無法滿足當(dāng)期企業(yè)發(fā)展、社會環(huán)保、節(jié)能降耗需求，出現(xiàn)煤炭燃燒不充分、設(shè)備頻繁故障、鍋爐頻繁熄火等情況出現(xiàn)，造成大量的資源浪費和能量損失。從長遠角度來看，企業(yè)為了加快轉(zhuǎn)型速率，適應(yīng)新時代生態(tài)文明工業(yè)發(fā)展需求，必須要提高設(shè)備、裝置投資力度，積極引進新型、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)備。如果企業(yè)沒有制定合理的設(shè)備檢修、裝置檢修管理制度，鍋爐長期運行后，煤炭燃燒產(chǎn)生的固體殘渣會大量地趁機在水冷壁、過熱器后屏、再熱器后屏上，導(dǎo)致裝置傳熱阻力增加，造成能量損失。

5.4 技術(shù)水平問題和工作人員職業(yè)素養(yǎng)

熱工自動化系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電廠，它是通過運用現(xiàn)代計算機技術(shù)、傳感技術(shù)等技術(shù)手段來監(jiān)控和優(yōu)化整個發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)約了大量的人力、物力，同時也大大提高了系統(tǒng)的工作效率。工作人員的工作水平直接關(guān)系到電廠的節(jié)能改造工作的質(zhì)量，具有較高的專業(yè)素質(zhì)，能夠促進電廠的節(jié)能改造工作的科學(xué)化、合理性發(fā)展。電廠鍋爐節(jié)能改造所需要的專業(yè)素質(zhì)，主要是掌握鍋爐、掌握新技術(shù)基礎(chǔ)、了解電廠鍋爐的實際情況、對當(dāng)前市場的節(jié)能改造技術(shù)把控三者缺一不可，共同支撐著工作人員進行電廠鍋爐節(jié)能改造工作，能夠為電廠鍋爐的節(jié)能改造工作提供人力資源方面的支撐。

6 電廠鍋爐節(jié)能改造解決措施

6.1 做好煤炭與燃料質(zhì)量控制

為了降低鍋爐能量損失，要建立企業(yè)關(guān)于煤炭品質(zhì)、燃料品質(zhì)、燃燒效率、經(jīng)濟效益之間的關(guān)聯(lián)體系，做好鍋爐工藝、煤炭、燃料的設(shè)計選擇工作。在鍋爐燃燒工藝設(shè)計方面，在設(shè)備選型方面要選擇工作穩(wěn)定性好、材質(zhì)抗性強、檢修容易的設(shè)備；在煤炭品質(zhì)搭配上，要合理選擇不同性質(zhì)的每種進行配煤搭配，將煤炭的灰分、水分、揮發(fā)分、固定碳、熱值等各項指標調(diào)配到工藝最適宜的混合燃料。

6.2 余熱利用

鍋爐燃燒后的熱量除了以電力、高溫蒸汽、維持裝置運轉(zhuǎn)形式表現(xiàn)以外，還在各個環(huán)節(jié)有大量的余熱沒有充分利用起來。盡管在鍋爐的設(shè)計階段，通過熱力計算和管線的設(shè)計，可以回收大量的化學(xué)產(chǎn)品的熱量，但在實際的生產(chǎn)過程中，仍然會有大量的能源流失、泄漏、發(fā)散。面對這樣的局面，企業(yè)不能依靠設(shè)計單位的理論知識，而應(yīng)該組織有豐富的現(xiàn)場操作人員進行技術(shù)總結(jié)和整改，從實際中找出廢熱的流向，并將其與生產(chǎn)流程、供熱網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，使余熱得到最大程度利用。

6.3 減少鍋爐運行時熱量損失

主要從以下方面入手：降低空氣預(yù)熱器的氣體泄漏率，提高鍋爐體系中氧氣濃度和氧氣分壓，提高煤炭燃燒效率。對鍋爐內(nèi)的溫度進行精細化操作，防止高溫所引發(fā)的能量過度損失。煤炭燃燒過程，需要定期接入吹灰系統(tǒng)，保證能夠爐膛清潔，防止爐膛壁結(jié)垢[4]。

6.4 水冷壁高溫腐蝕問題的預(yù)防

首先，嚴格控制鍋爐內(nèi)的氧氣調(diào)節(jié)標準，調(diào)整燃燒室內(nèi)的空氣分配，以保證煤粉的均勻分配，一般采取的措施包括：調(diào)節(jié)旋風(fēng)開度、二次風(fēng)開度、煤粉分散器等；其次，針對不同煤種，設(shè)計了不同的磨煤機出口溫控方案，對低揮發(fā)分煤，對高揮發(fā)煤進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，對高揮發(fā)煤進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并根據(jù)煤質(zhì)的變化來調(diào)節(jié)動力分離器的轉(zhuǎn)速，以保證煤粉的頻粒細度；最后，保證一次風(fēng)量足夠，一次風(fēng)壓適宜。

6.5 廣熱管換熱器

熱管式換熱器的主體結(jié)構(gòu)是由多根熱管相互結(jié)合形成的表面換氣結(jié)構(gòu)，它可以不與其他熱流體發(fā)生接觸，實現(xiàn)對煙氣余熱的有效回收，可以有效地提高鍋爐的熱能利用率，減少鍋爐的漏風(fēng)現(xiàn)象，減少煙塵排放。在實際使用中，熱管式換熱器的主要功能是進行低溫除塵、廢熱回收，它不但可以有效地提高自身的熱利用效率，而且可以有效地減少鍋爐的總能量消耗。

6.6 添加鍋爐清灰劑

本產(chǎn)品采用硝酸鉀、硝酸鈉、催化劑等組成，具有除灰、除渣、防腐蝕等功能。在燃煤中加入清灰劑，可以使清灰劑分解、滲透到受熱表面，達到助燃作用，降低結(jié)垢的產(chǎn)生，確保受熱面的潔凈，提高傳熱效率，達到節(jié)能的目的。這種方式能有效地降低鍋爐的受熱表面的腐蝕，從而延長鍋爐的使用壽命，并改善整個煤炭的管理經(jīng)濟效益。

6.7 制定完善管理制度

在鍋爐機組的日常運行中，應(yīng)加強對機組的管理，對機組的運行進行嚴格的約束，以保證機組的正常工作。企業(yè)可以針對設(shè)備的實際操作和崗位要求，建立相應(yīng)的責(zé)任體系，明確責(zé)任，加強員工的培訓(xùn)，使員工能夠熟練掌握設(shè)備的參數(shù)和操作方法，從而使設(shè)備在較長時間內(nèi)保持最佳的工作狀態(tài)。此外，還應(yīng)該建立相應(yīng)的連帶責(zé)任體系，一旦機組在使用過程中發(fā)生故障，不僅涉及操作人員，而且領(lǐng)導(dǎo)也要承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。該措施可使鍋爐汽輪機在使用過程中得到有效的管理和保養(yǎng)，使其在工業(yè)和電力領(lǐng)域得到更大的發(fā)展[5]。

6.8 引入多元化節(jié)能技術(shù)

在鍋爐汽輪機生產(chǎn)和應(yīng)用中采用節(jié)能技術(shù)，可以有效地優(yōu)化設(shè)備的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。在生產(chǎn)設(shè)備時，應(yīng)該將多齒蜂窩式氣封技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，能夠有效地提高循環(huán)性能，減少零件的工作阻力，從而提高生產(chǎn)效率。在設(shè)備的應(yīng)用上，可以采用干冰清洗技術(shù)、鍋爐水處理技術(shù)，利用其低溫收縮作用，對設(shè)備內(nèi)的污物和污物進行有效的清除。鍋爐水處理技術(shù)可以通過低溫產(chǎn)生的熱量來驅(qū)動裝置的運轉(zhuǎn)，從而大大減少了能源消耗。

7 結(jié)語

在電站節(jié)能改造中，應(yīng)從實際情況出發(fā)，對鍋爐及附屬設(shè)施的關(guān)鍵部位和環(huán)節(jié)進行改進與控制，同時加強對自動化系統(tǒng)的管理和技術(shù)人員的培訓(xùn)，更新和重點改造，改進鍋爐的運行管理模式，通過規(guī)范正確的鍋爐操作和檢查維修等工作，為確保鍋爐科學(xué)合理地運轉(zhuǎn)，延長鍋爐的使用壽命，提高其工作效率，節(jié)約能源。