鍋爐全生命周期安全高效運行和節(jié)能減排問題分析

楊清文（吉林省梅河口市阜康熱電有限責任公司，吉林梅河口 135000）

鍋爐全生命周期安全高效運行和節(jié)能減排問題分析

楊清文
（吉林省梅河口市阜康熱電有限責任公司，吉林梅河口 135000）

鍋爐作為推動國民經(jīng)濟增長的重要基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)備，具有能耗高、危險性大的特點，特別是近年來其容量、蒸汽參數(shù)等不斷提升，而生產(chǎn)、設(shè)計、材料冶煉、運行監(jiān)控等方面的發(fā)展相對滯后的特殊情況下，鍋爐的危險性更是受到社會各界的高度關(guān)注，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的逐步落實，鍋爐節(jié)能減排的問題也逐漸顯現(xiàn)，本文為對鍋爐全生命周期安全高效運行和節(jié)能減排產(chǎn)生更加全面的認識，推動我國鍋爐安全性和節(jié)能性的提升，對兩個方面分別展開研究。

鍋爐 全生命周期安全高效運行 節(jié)能減排

由于鍋爐全生命周期安全高效運行屬于多學科的交叉問題，而且機理的復雜度較大，各環(huán)節(jié)相互耦合，所以其一直是鍋爐優(yōu)化的技術(shù)性難題，但近年來隨著相關(guān)研究的不斷深入，鍋爐全生命周期安全高效運行開始具有可行性，與此同時人們也認識到鍋爐節(jié)能減排的重要性。

1 鍋爐全生命周期安全高效運行

高溫耐熱鋼煉制及其關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)不達標；設(shè)計選型不能滿足高溫耐熱鋼精確選型的實際要求；鍋爐耐熱材料在處理的過程中不能滿足安全需要；離線、在線監(jiān)測的可靠性、高效性不達標、安全評估裝置或方法不全面；整體優(yōu)化設(shè)計鍋爐和燃燒器的設(shè)計技術(shù)在安全、效率方面不能滿足需求五個方面是制約我國鍋爐全生命周期安全高效運行的主要因素［1］?，F(xiàn)階段我國相關(guān)方面的技術(shù)取得了較大的突破，為鍋爐全生命周期安全高效運行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，如現(xiàn)階段鍋爐高溫耐熱鋼綜合性能可以依靠對雜質(zhì)、殘余元素含量進行針對性控制實現(xiàn)；利用耐熱性能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)鍋爐高溫耐熱鋼國產(chǎn)，是我國鍋爐原料得到保證，這在一定程度上有利于其全生命周期安全運行［2］。其次，在鍋爐耐熱鋼選型方面，我國研發(fā)出非均勻成核的蠕變壽命預測和性能評價機制，其不僅有利于對原材料潛在有力性能進行充分挖掘，而且可以結(jié)合原材料在性能、成分等方面的特征實現(xiàn)針對性的優(yōu)化和選型，使鍋爐在選型設(shè)計過程中的安全性提升；再次，在鍋爐制造時質(zhì)量控制方面發(fā)現(xiàn)通過對成形變形率、熱處理參數(shù)等進行合理控制，可以有效地避免焊接結(jié)構(gòu)在制造的過程中受到損壞，此研究成果建立在鍋爐原料結(jié)構(gòu)強度弱化機理的原因和鍋爐原料在變形后的熱處理狀態(tài)深入研究的基礎(chǔ)上，可見此方面的相關(guān)技術(shù)都得到了較大程度的優(yōu)化，這在一定程度上也推動了鍋爐全生命周期安全運行的實現(xiàn)［3］。另外在鍋爐運行的過程中，我國針對鍋爐運行風險展開了技術(shù)研究，鍋爐結(jié)構(gòu)中具有較大安全風險的承壓部件實現(xiàn)了在線實時監(jiān)測，安全狀態(tài)評估、風險預警等技術(shù)突破，而且相關(guān)控制裝置也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的態(tài)勢，使我國針對運行中的鍋爐狀態(tài)進行檢測的水平向更可靠、更全面、更精準的方向深化，在危險部件的運行狀態(tài)發(fā)生異常的情況下，監(jiān)測系統(tǒng)不僅能夠及時準確地發(fā)現(xiàn)，還會自動對風險進行評估，對風險的原因、趨勢等進行判斷，并提出有效的風險控制方案，為鍋爐全生命周期安全運行奠定了基礎(chǔ)，同時我國鍋爐風險控制也從傳統(tǒng)的事后被動處理向事前主動預防轉(zhuǎn)變，為鍋爐全生命周期安全高效運行提供了保證。除此之外，我國在各項技術(shù)不斷深化的過程中有意識的將各項技術(shù)有機整合，對鍋爐的結(jié)構(gòu)不斷進行優(yōu)化設(shè)計，而且使燃燒器的整體性能不斷提升，并在此基礎(chǔ)上使鍋爐和燃燒器的品種向多樣化的趨勢不斷發(fā)展，使鍋爐整體性能一直處于不斷優(yōu)化的狀態(tài)，這也為我國鍋爐全生命周期安全運行提供了技術(shù)支持，例如在電站鍋爐安全設(shè)計過程中研發(fā)的能夠縮減爐腔出口殘余旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，使爐腔和燃燒器的結(jié)構(gòu)得到了顯著優(yōu)化，而且爐腔出口的熱偏差也明顯降低，使爐腔水冷壁受腐蝕或過熱器爆管等危險得到大幅縮減。

2 鍋爐節(jié)能減排

據(jù)資料顯示我國每年煤炭消耗總量的70%左右都由工業(yè)或電站的鍋爐完成，而且其產(chǎn)生的污染物總量也十分巨大，所以在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略落實過程中，對鍋爐的節(jié)能減排展開研究至關(guān)重要。現(xiàn)階段普遍認為增加鍋爐蒸汽參數(shù)是鍋爐節(jié)能減排的前提，所以鍋爐長期以超高的容量和蒸汽參數(shù)作為發(fā)展的主要方向，但受鍋爐耐熱材料的相關(guān)研究不全面的限制，使鍋爐在追求節(jié)能減排的同時危險性加大。鍋爐容量與鍋爐爐墻內(nèi)截熱面負荷、爐腔出口水平煙道熱偏差之間具有顯著的正相關(guān)性，這在一定程度上也會加大過路的安全風險。而蒸汽溫度的提升會使蒸汽輸送各結(jié)構(gòu)中的鉻、鎳等元素含量增加，使鍋爐材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，也會提升其安全風險；現(xiàn)階段受到廣泛關(guān)注的通過縮減排煙中的熱量，實現(xiàn)節(jié)能減排的方法在事件中發(fā)現(xiàn)其會導致硫酸在溫度過低的情況下發(fā)生凝結(jié)，在積灰的作用下，加大腐蝕作用，使咕嚕結(jié)構(gòu)受到損壞也會增加安全風險。

大量實踐證明鍋爐在正常作業(yè)的過程中如果作業(yè)狀態(tài)發(fā)生改變，將會使能源消耗和污染物排放的量提升，例如鍋爐突然熄火，部分燃料并未充分燃燒直接在裸露中村級，在重新啟動的過程中不僅需要消耗一定的燃料和扶助正氣，而且脫硫塔等減排設(shè)備的運行狀態(tài)不穩(wěn)定，節(jié)能減排兩方面都不理想。另外，鍋爐部分構(gòu)件的損壞雖然不會直接導致安全事故，但也會造成能源的巨大損失，如承壓部件泄露，可見實現(xiàn)過路全生命周期安全運行本身就是實現(xiàn)鍋爐節(jié)能減排的有效方式。

3 結(jié)語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代我國鍋爐全生命周期安全高效運行和鍋爐節(jié)能減排方面多實現(xiàn)了較理想的技術(shù)突破，而且人們在實踐中對兩者之間的關(guān)系認識越來越深刻，但現(xiàn)階段的研究成果仍然不能滿足當今時代對鍋爐發(fā)展的要求，相關(guān)研究需要進一步的深化和完善。

［1］趙欽新，郭元亮，史進淵，竇文宇.鍋爐全生命周期安全高效運行和節(jié)能減排［J］.壓力容器，2013，01:1-14.

［2］王春娜，張林全，周雷.100MW循環(huán)流化床鍋爐長周期安全高效運行研究［J］.應用能源技術(shù)，2014，02:20-23.

［3］梁曉曄.煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的全生命周期評價及關(guān)鍵問題研究［D］.杭州:浙江大學，2013.

楊清文（1973—），男，漢族，吉林梅河口人，2011年7月畢業(yè)于東北電力大學熱能與動力工程專業(yè)，現(xiàn)供職吉林省梅河口市阜康熱電有限責任公司，助理工程師，研究方向：熱電廠鍋爐運行。