鍋爐運行節(jié)能減排思路和方案分析

張健男

【摘 要】國內(nèi)外能源需求量逐年增加，能源的開采和利用量也呈上升趨勢，能源供應(yīng)往往供不應(yīng)求。為了實現(xiàn)能源的節(jié)約利用，同時保護(hù)人類賴以生存的自然資源，節(jié)能減排勢在必行。我國提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為節(jié)能減排提供了一個很好的政策和途徑，在我國，燃煤電廠提供了近80%的能源，燃煤電廠節(jié)能減排是國內(nèi)節(jié)能減排的重要一環(huán)，而鍋爐又是電廠能源利用中很重要的一個設(shè)備，為了分析和討論鍋爐運行節(jié)能減排，本文從鍋爐設(shè)備的優(yōu)化，鍋爐的運行調(diào)整，余熱利用以及污染物減排等方面對國內(nèi)鍋爐的節(jié)能減排思路和方案進(jìn)行了分析和討論，并且提出了一部分切實可行的改進(jìn)方案，本文可為國內(nèi)鍋爐運行過程的節(jié)能減排提供一個參考。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；熱經(jīng)濟(jì)性；運行調(diào)整；節(jié)能減排

0 前言

火力發(fā)電一般以燃煤為燃料，通過在鍋爐內(nèi)的燃燒釋放燃料內(nèi)的化學(xué)能，水冷壁內(nèi)的工質(zhì)受熱產(chǎn)生高溫高壓蒸汽推動汽輪機(jī)做功。鍋爐運行的合理性首先直接影響到鍋爐運行的效率，影響燃煤的消耗量，進(jìn)而影響電廠排放的污染性氣體的數(shù)量，所以優(yōu)化鍋爐運行過程、合理改進(jìn)鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)而實現(xiàn)鍋爐運行的節(jié)能減排是火力發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展的一個重要方面。

鍋爐因為其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，運行環(huán)境惡劣（高溫高壓），保證鍋爐運行的安全性是討論鍋爐運行經(jīng)濟(jì)性的前提，在鍋爐運行安全性的到保證的條件下，主要可以從以下幾個方面改進(jìn)和提高鍋爐的運行性能：首先是鍋爐的結(jié)構(gòu)改造，合理設(shè)計鍋爐實現(xiàn)鍋爐經(jīng)濟(jì)性的提升。

1 鍋爐結(jié)構(gòu)優(yōu)化

鍋爐結(jié)構(gòu)的調(diào)整和改進(jìn)可以提高鍋爐的運行性能，減少污染物的排放。例如直流鍋爐對原本汽包爐的替代可以大幅度的提升鍋爐的運行性能，目前鍋爐研究較常見的有循環(huán)流化床技術(shù)、富氧燃燒技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用對鍋爐的改進(jìn)和優(yōu)化都起到了很大的作用。

直流鍋爐對汽包爐的優(yōu)勢很明顯，直流鍋爐產(chǎn)生的蒸汽初始參數(shù)一般為超臨界，這就大大提高了鍋爐運行的效率，直流鍋爐的容量一般較大。而汽包爐由于產(chǎn)生蒸汽參數(shù)一般為亞臨界，需要在機(jī)組中添加汽包分離汽水以保證鍋爐產(chǎn)生蒸汽的質(zhì)量。由于汽包爐產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)較低，所以汽包爐的效率要比直流鍋爐低很多。直流鍋爐的應(yīng)用可以提升鍋爐的運行效率，實現(xiàn)節(jié)能減排，目前國內(nèi)超臨界機(jī)組所占比例正在逐步提升。

循環(huán)流化床技術(shù)是相對與傳統(tǒng)的煤粉爐來說的，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是近十幾年來迅速發(fā)展的一項高效低污染清潔燃燒枝術(shù)。國際上這項技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域已得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并向幾十萬千瓦級規(guī)模的大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展；國內(nèi)在這方面的研究、開發(fā)和應(yīng)用也逐漸興起，已有上百臺循環(huán)流化床鍋爐投入運行或正在制造之中。未來的幾年將是循環(huán)流化床飛速發(fā)展的一個重要時期。

富氧燃燒技術(shù)，簡單的來說就是利用高濃度的氧氣來代替空氣為燃煤鍋爐，這樣可以產(chǎn)生高濃度的CO2，利于對煙氣中CO2的脫除，且富氧燃燒提高了燃燒溫度，是一種高效的燃燒技術(shù)。關(guān)于富氧燃燒的研究，絕大部分集中于煤粉爐的研究，且關(guān)鍵技術(shù)都經(jīng)過大規(guī)模試驗，趨于成熟。關(guān)于循環(huán)流化床富氧燃燒技術(shù)的研究，國外也是剛剛走出實驗室階段，而在我國，僅限于實驗室階段。

2 鍋爐運行調(diào)整

鍋爐運行調(diào)整，是通過各種檢測技術(shù)實時調(diào)整鍋爐的運行狀態(tài)，以使鍋爐達(dá)到其最佳運行性能。鍋爐運行調(diào)整的任務(wù)主要包括以下幾個方面：1）保持鍋爐燃燒良好，提高鍋爐效率；2）保持正常的汽溫、汽壓和汽包水位；3）保持蒸汽的品質(zhì)合格；4）保持鍋爐蒸發(fā)量，滿足汽機(jī)及熱用戶的需要；5）保持鍋爐機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運行。鍋爐運行調(diào)整的目的就是通過調(diào)節(jié)燃料量、給水量、減溫水量、送風(fēng)量和引風(fēng)量來保持汽溫、汽壓、汽包水位、過量空氣系數(shù)、爐膛負(fù)壓等穩(wěn)定在額定值或允許值范圍內(nèi)。

鍋爐運行中通過以下幾點可以提高鍋爐運行的整體性能：1）維持額定的蒸汽參數(shù)；2）保持最佳真空；3）充分利用回?zé)峒訜嵩O(shè)備，提高給水溫度；4）合理的送風(fēng)量；5）合理的煤粉細(xì)度；6）注意燃燒調(diào)整； 7）降低廠用電率；8）減少工質(zhì)和熱量損失；9）提高自動裝臵的投入率等。

通過鍋爐運行調(diào)整，選擇運行過程中的最優(yōu)運行參數(shù)，實現(xiàn)鍋爐的最佳運行，減少不必要的能量和經(jīng)濟(jì)損失，保證機(jī)組安全高效的運行。

3 鍋爐余熱利用

鍋爐余熱回收就是將浪費的熱能回收利用，是提高能源利用率，降低生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境最直接、經(jīng)濟(jì)的手段之一。鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和尾部受熱面工作的安全性。選擇較低的排煙溫度可以降低鍋爐的排煙損失，有利于提高鍋爐熱效率，節(jié)約能源及鍋爐運行費用。但排煙溫度降低卻使尾部受熱面中煙氣與工質(zhì)的傳熱溫壓減少，傳熱面積增大，金屬消耗和設(shè)備初投資增多。另外排煙溫度過低還會引起尾部煙道中硫酸蒸汽的凝結(jié)，使低溫受熱面腐蝕堵灰，所以多數(shù)鍋爐的排煙溫度在200℃左右。鍋爐余熱回收主要設(shè)備是熱管，它是一種具有特高導(dǎo)熱性能的新穎傳熱元件。熱管起源于20世紀(jì)60年代的美國，1967年一根不銹鋼——水熱管首次被送入地球衛(wèi)星軌道并運行成功，熱管理論一經(jīng)提出就得到了各國科學(xué)家的高度重視，并展開了大量的研究工作，使得熱管技術(shù)得以很快發(fā)展。熱管技術(shù)開始主要用于航天航空領(lǐng)域，我國自20世紀(jì)70年代開始對熱管進(jìn)行研究，自80年代以來相繼開發(fā)了熱管氣-氣換熱器、熱管氣-水換熱器、熱管余熱鍋爐、熱管蒸汽發(fā)生器、熱管熱風(fēng)爐等各類熱管產(chǎn)品，使得熱管在建材工業(yè)、冶金工業(yè)、化工及石油化工、動力工程、紡織工業(yè)、玻璃工業(yè)、電子電器工程等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。

燃煤鍋爐設(shè)計制造時，為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)排煙溫度一般不低于180℃，最高可達(dá)250℃，高溫?zé)煔馀欧挪坏斐纱罅繜崮芾速M，同時也污染環(huán)境。鍋爐余熱回收可將煙氣熱量回收，回收的熱量根據(jù)需要加熱水用作鍋爐補水和生活用水，或加熱空氣用作鍋爐助燃風(fēng)或干燥物料。將熱管技術(shù)應(yīng)用與煙氣余熱回收領(lǐng)域，主要有兩類，一種是低溫省煤器，該技術(shù)主要用于燃?xì)忮仩t，天然氣燃燒產(chǎn)生大量水蒸氣，煙氣中水蒸氣具有可觀的汽化潛熱。在排煙溫度較高時，水蒸汽不能冷凝放出熱量，隨煙氣排放，熱量被浪費。同時，高溫?zé)煔庖矌ё叽罅匡@熱，一起形成較大的排煙損失。低溫省煤器讓煙氣中水分凝結(jié)回收余熱，提高燃?xì)忮仩t的運行效率。電站鍋爐中應(yīng)用較多的就是低壓省煤器，低壓省煤器布置在脫硝、除塵設(shè)備之后，脫硫設(shè)備之前，通過低壓省煤器可以回收煙氣中低品位的熱能，實現(xiàn)熱量的回收。

4 總結(jié)

面對日趨嚴(yán)重的國內(nèi)外能源趨勢，國內(nèi)企業(yè)特別是能源密集型企業(yè)的節(jié)能減排變的勢在必行，這也是順應(yīng)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要方面。在我國，燃煤電廠提供了近80%的能源供應(yīng)，燃煤電廠的節(jié)能減排是國內(nèi)節(jié)能減排一個重要方面。本文從鍋爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，鍋爐運行調(diào)整，鍋爐余熱利用以及鍋爐的污染物減排等方面對國內(nèi)鍋爐的節(jié)能減排思路和方案進(jìn)行了分析和討論，并且提出了一部分切實可行的改進(jìn)方案，本文可為國內(nèi)鍋爐運行過程的節(jié)能減排提供一個參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉德昌.循環(huán)流化床鍋爐運行及事故處理[M].中國電力出版社，2006.

[2]水利電力部.鍋爐運行規(guī)程[M].中國工業(yè)出版社，1961.

[3]許傳凱，袁穎.大型燃煤電廠鍋爐運行現(xiàn)狀分析[J].中國電力，2003，36（1）：1-5.

[責(zé)任編輯：湯靜]