電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)探討

邢玫

摘要：電力作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的能源之一，自我國(guó)改革開放以來對(duì)電力的消耗水平持續(xù)升高，為了應(yīng)對(duì)這一問題，電力行業(yè)以及電力企業(yè)推行改革，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和管理，電力工程建設(shè)不斷涌現(xiàn)。鍋爐汽輪機(jī)作為當(dāng)前電廠建設(shè)中重要的組成部分，對(duì)于電廠發(fā)電效率以及經(jīng)營(yíng)效益有著較為深遠(yuǎn)的影響。由此，為了能夠更有效的提升能源，加強(qiáng)電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的研究，對(duì)于綠色、節(jié)能，可持續(xù)發(fā)展是十分有必要的。

關(guān)鍵詞：鍋爐；汽輪機(jī)；綠色設(shè)計(jì)；可持續(xù)發(fā)展

電作為一種重要的資源，近年來，我國(guó)社會(huì)對(duì)電的消耗不斷加大。為了滿足當(dāng)代社會(huì)發(fā)展對(duì)電力資源的需求，電力企業(yè)及電力工程紛紛建起。鍋爐汽輪機(jī)作為現(xiàn)代電廠發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，電廠鍋爐汽輪機(jī)對(duì)電廠的發(fā)電效率有著重大影響。隨著我國(guó)節(jié)能經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)中，為了更好地提高能源的利用效率，降低能耗及環(huán)境的危害，對(duì)其進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)有著重要的作用。

1電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)的重要性

在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下，我國(guó)電廠規(guī)模不斷擴(kuò)大，鍋爐汽輪機(jī)的使用也越來越多，越來越普遍。電廠鍋爐汽輪機(jī)作為一種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能，同時(shí)，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。通過燃燒燃料，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，然后通過管道流向汽輪機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。然而在鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)作的過程中，受多種因素的影響，會(huì)使得能源的消耗不斷加快，同時(shí)能源的利用率降低，對(duì)環(huán)境的污染也較大。在我國(guó)當(dāng)前電廠發(fā)電主要用的燃料有煤、油、氣，而這些能源的消耗不僅會(huì)加大我國(guó)能源緊缺的局面，同時(shí)還會(huì)加劇我國(guó)環(huán)境問題，進(jìn)而影響到我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、節(jié)能經(jīng)濟(jì)已成為我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的主要內(nèi)容。

2傳統(tǒng)電廠鍋爐汽輪機(jī)存在的環(huán)保問題

2.1 SO2高濃度排放

我國(guó)能源消耗以煤炭為主，煤炭中84%用于燃燒，以2000年為例，我國(guó)火電廠用煤達(dá)5億t，煤炭平均含硫量達(dá)1%，我國(guó)SO2排放達(dá)2500萬t，其中電廠排放占30%。SO2是一種腐蝕性氣體，嚴(yán)重影響人體健康、動(dòng)植物生長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境，SO2是造成酸雨的主要污染物，當(dāng)酸雨落到地面時(shí)，使水質(zhì)下降，土壤貧化，森林、作物枯萎，魚類死亡，腐蝕金屬和建筑物等。排放到大氣的SO2在日光催化下，與煙塵結(jié)合形成硫酸煙霧，其毒性比SO2大10倍以上，如1952年的倫敦?zé)熿F事件，造成上千人死亡。

2.2火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)排放的二氧化碳?xì)怏w問題

火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)還會(huì)排放較多的二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w的過度排放會(huì)導(dǎo)致全球變暖現(xiàn)象加劇，現(xiàn)在人類面臨的最主要的環(huán)境問題就是由于二氧化碳過度排放導(dǎo)致的全球變暖問題，火電廠在生產(chǎn)時(shí)會(huì)燃燒較多的煤炭資源，產(chǎn)生較多的二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w的增多，就導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，對(duì)于全球的溫室效應(yīng)來說，主要就是由于二氧化碳?xì)怏w造成，只有較少一部分是由其它的溫室氣體造成，現(xiàn)在隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)各種能源的利用增加，使得二氧化碳?xì)怏w排放增加，特別是對(duì)于火電廠來說，生產(chǎn)所用的煤炭資源高達(dá)十幾億噸，排放了大量的二氧化碳?xì)怏w，使得整體大氣的溫度上升了許多，我國(guó)二氧化碳排放主要是由于一些火電廠或者燃煤的電站等，二氧化碳會(huì)引起全球的溫度上升，而全球變暖還會(huì)引發(fā)冰川融化，海平面上升，這樣會(huì)極大的影響到沿海地區(qū)的生存與發(fā)展。

3電廠鍋爐汽輪機(jī)的綠色設(shè)計(jì)

3.1二氧化碳的回收利用

二氧化碳的大量排放會(huì)增加溫室效應(yīng)，進(jìn)而威脅到人類賴以生存的地球環(huán)境。同時(shí)二氧化碳也是一種重要的資料，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，發(fā)展節(jié)約經(jīng)濟(jì)、加大資源的再回收利用是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。為此，在電廠鍋爐汽輪機(jī)綠色設(shè)計(jì)中要重視二氧化碳的回收利用工作，對(duì)二氧化碳進(jìn)行回收利用既可以降低二氧化碳的排放，同時(shí)還可以緩解我國(guó)能源緊缺問題。例如，煙氣余熱回收技術(shù)，利用換熱器將煙氣中的熱量回收利用，提高鍋爐效率。同時(shí)通過對(duì)鍋爐尾部受熱面進(jìn)行改造，采用擴(kuò)展受熱面來增加換熱面積，增強(qiáng)換熱效果，達(dá)到降低排煙溫度的效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

3.2CO2的處置技術(shù)

早在70年代能源危機(jī)時(shí)美國(guó)就曾利用CO2溶于油可減少石油粘度的性質(zhì)來強(qiáng)化采油，增加石油產(chǎn)量。挪威科學(xué)家甚至計(jì)劃建一艘1000MW的大型發(fā)電船，以海底石油、天然氣為原料，采用高效燃油氣蒸汽組合循環(huán)發(fā)電并將燃燒排放的CO2冷卻、壓縮后送入海底油氣田中。向地下含水層深井注入CO2的方法與深井注射處置液態(tài)有害廢物的方法相似。雖然注入的CO2不會(huì)嚴(yán)重污染地下水，卻會(huì)降低地下水的pH值，從而腐蝕巖石。此外，對(duì)于CO2深井注入是否會(huì)造成地面的不穩(wěn)定尚未定論。CO2的性質(zhì)使之非常適于海洋處置。因?yàn)樵谒?00m深處水溫10℃左右時(shí)CO2就能變成液態(tài)，在3000km以下，C22密度變成大于海水能沉入海底，相當(dāng)安全地保存起來，而且海洋儲(chǔ)存CO2的潛力很大，即使把人類排放的全部CO2儲(chǔ)入海中，海洋含碳量每年僅增加0.016%。故科學(xué)家們考慮把CO2以固態(tài)或液態(tài)形式埋入海中或海底含水層。1996年9月迄今為止最大的海床CO2處置工程在挪威啟動(dòng)。CO2被注入北海海床以下800m處多孔充滿鹽水的砂石地層中，每年注入量100萬t，占挪威CO2年排放量的3%左右。然而目前海洋處置仍然存在著費(fèi)用昂貴、可能會(huì)危及海洋生態(tài)等問題。

綜上，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于環(huán)境造成的污染愈加嚴(yán)重，人們環(huán)保意識(shí)同時(shí)增強(qiáng)。電能作為人們?nèi)粘９ぷ鳌⑸詈蛯W(xué)習(xí)中不可或缺的能源，電廠建設(shè)中應(yīng)遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推行綠色設(shè)計(jì)，引進(jìn)先進(jìn)發(fā)電技術(shù)和設(shè)備，降低二氧化碳等溫室氣體排放，對(duì)二氧化碳等回收利用，提升能源利用效率，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康持續(xù)發(fā)展。