電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)的研究

何洪瑛

摘要：鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)是電廠生產(chǎn)過程中不可缺少的部分，鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)使用性能的發(fā)揮直接影響到了整個(gè)電廠生產(chǎn)的順利運(yùn)行。目前，我國鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)在綠色節(jié)能方面還存在很多的不足，這就給電廠的可持續(xù)發(fā)展帶來阻礙。針對這一點(diǎn)，文章對電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，以期促進(jìn)電廠綠色生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：電廠；鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)；綠色設(shè)計(jì)

前言

電能作為我國現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中的一種重要資源，對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有十分重要的作用。因此，為了滿足我國社會(huì)發(fā)展需求，電廠需要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，而在電廠生產(chǎn)的過程中，鍋爐汽輪機(jī)作為重要的生產(chǎn)設(shè)備，對發(fā)電效率具有一定的影響。然而，過濾汽輪機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中產(chǎn)生的污染較為嚴(yán)重，不符合國家綠色生產(chǎn)的要求，因此，電廠需要對鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)。

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)展形勢下，我國電廠規(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)行的過程中，由于受到種種因素的影響，使得資源的消耗不斷增加，對環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重，這對于我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展極其不利。隨著我國可持續(xù)發(fā)展政策的提出，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、節(jié)能經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。因此，電廠要想良好發(fā)展下去，就必須要實(shí)現(xiàn)對鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)，從而減少環(huán)境污染，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)原則

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源枯竭問題日益突出，人們對于保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的重視程度逐漸提升，而電廠傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不僅會(huì)消耗大量的能源，同時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染，影響環(huán)境質(zhì)量。故此，在電廠建設(shè)過程中，針對電廠鍋爐汽輪機(jī)的綠色設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)前首要解決的問題之一。而充分考慮到環(huán)保影響因素，提高電廠鍋爐汽輪機(jī)的節(jié)能性、環(huán)保性，這不僅是現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展主流趨勢，同時(shí)也是我國可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。因此，在電廠鍋爐汽輪機(jī)綠色設(shè)計(jì)過程中，有關(guān)設(shè)計(jì)人員需要遵循環(huán)保的原則、綠色設(shè)計(jì)合理性原則，從而保證設(shè)計(jì)結(jié)果能夠符合電廠實(shí)際要求。此外，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員還需要明晰社會(huì)發(fā)展需求，并在滿足電廠實(shí)際發(fā)展需求的同時(shí)，使其符合現(xiàn)代化社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，最大限度地節(jié)約電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)成本，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容

3.1脫硫處理

鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的硫?qū)Νh(huán)境的污染十分嚴(yán)重，為了保護(hù)環(huán)境，減少污染物的排放，電廠需要對鍋爐汽輪機(jī)進(jìn)行脫硫改造，從而促進(jìn)電廠綠色可持續(xù)發(fā)展。目前脫硫裝置有循環(huán)流化床脫硫和煙氣脫硫等方式，脫硫效率高達(dá)60%以上。煙氣脫硫技術(shù)已屬成熟，但投資大，約為建電廠投資的1/4～1/3。目前循環(huán)流化床脫硫技術(shù)鍋爐噸位太小，因此將其用于電廠還需要進(jìn)一步研究。除此之外，利用“煤拔頭”低溫快速熱解技術(shù)能夠有效除去原煤中大部分的硫、灰、全部的汞及其化合物，生成潔凈煤（半焦），使工業(yè)鍋爐的燃料實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、清潔化，從而也減少了污染后處理的壓力；還可以在煙氣排放過程中使用一體化超凈脫硫除塵裝置，減少煙氣中的硫含量，使排放煙氣的污染物含量可確保達(dá)到天然氣鍋爐排放最嚴(yán)格的限值要求。

3.2降低鍋爐排煙溫度

對電廠鍋爐進(jìn)行脫硫改造后，煙氣中SO2濃度大幅度下降，使設(shè)備的低溫腐蝕減輕，可大幅度降低煙氣排放的溫度。一般情況下，煙氣溫度在60～70℃為宜，其不僅能夠提高機(jī)組熱效率，還對節(jié)能、減少溫室氣體排放、防止地球溫度變暖具有重要作用。

3.3降低汽輪機(jī)冷凝溫度

汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量從熱力循環(huán)的角度來說已經(jīng)不能夠降低，只能通過利用凝汽熱量，才能夠降低室內(nèi)氣體的排放。為此，電廠需要進(jìn)行背壓式熱電廠的建設(shè)，從而充分發(fā)揮出冷凝熱量的作用，達(dá)到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的目的。

3.4 CO2的減排

CO2的排放量與燃料消耗量成正比，故減少CO2的排放量的有效方法是提高能源利用率，降低煤耗。CO2的減排措施有：改進(jìn)和完善投運(yùn)機(jī)組性能；利用超臨界技術(shù)、循環(huán)流化床技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；關(guān)停小機(jī)組等。燃料脫碳是以含碳量較低的（如天然氣）或無碳燃料取代含碳量較高的燃料，使得每單位能耗的平均CO2排放減少。燃料電池也是通過電化學(xué)氧化產(chǎn)生電能的，其直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，打破了傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)模式，并且燃料電池的效率不會(huì)受到卡諾定律的限制。目前，碳氧燃料電池發(fā)電效率還不高，要與鍋爐汽機(jī)機(jī)組結(jié)合，國內(nèi)外正在進(jìn)行積極探索。

3.5 CO2的處置技術(shù)

CO2處置技術(shù)被各大能源消耗企業(yè)關(guān)注和研究，目前，常用的3種有效途徑為：將CO2儲(chǔ)存在廢油氣井、地下含水層和海洋中。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測，它們儲(chǔ)存CO2的潛力依次為870億t、1250億t和2×108億t。由此可見，其儲(chǔ)存潛力很大。將CO2貯存在油、氣井中并不是新的技術(shù)，其早在70年代就已經(jīng)出現(xiàn)了，當(dāng)時(shí)主要是美國利用CO2溶于油的特性，來降低石油的粘稠度，從而強(qiáng)化石油性能，增加石油的產(chǎn)量。此外，在大型發(fā)電船中，有關(guān)專家還以海底石油、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。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，CO2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%。因此，人們?nèi)耘f在用這種技術(shù)來處理CO2。

3.6 NO的處理

在電廠發(fā)電過程中，氮氧化物也是其排放的有毒氣體之一，其對空氣污染造成的影響極大。因此，需要加強(qiáng)鍋爐機(jī)輪機(jī)對氮氧化物的處理能力?，F(xiàn)階段，新型高效“解耦燃燒”鍋爐，可以在燃燒過程中有效地抑制氮氧化物的產(chǎn)生，無需外加脫氮設(shè)施就可以使煙氣排放滿足天然氣鍋爐的排放標(biāo)準(zhǔn)。正常情況下，對排放煙氣不做任何脫氮處理，二氧化氮含量就可以低于150毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，如再優(yōu)化爐內(nèi)燃燒過程，還可做到二氧化氮含量低于50毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米。解耦燃燒過程還可以把潔凈煤燃料中存留的硫份，大部分固定在灰分里，為生產(chǎn)建筑材料提供原料，具有顯著的爐內(nèi)脫硫效果，進(jìn)一步降低排放煙氣中的二氧化硫含量和煙塵含量。

結(jié)束語

電廠發(fā)電效率的提高對滿足人們生產(chǎn)生活的需求有著十分重要的作用，但是在提高電廠生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí)，我們還需要減少鍋爐汽輪機(jī)生產(chǎn)過程中能源消耗和污染物排放量，從而促進(jìn)電廠可持續(xù)發(fā)展。為此，電廠需要對鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)，減少污染物排放，使排放煙氣的污染物含量可達(dá)到天然氣鍋爐排放最嚴(yán)格的限值要求。此外，環(huán)保部門還要加強(qiáng)建立清潔能源生產(chǎn)服務(wù)中心，監(jiān)督生產(chǎn)企業(yè)對煤炭的清潔利用，從而推動(dòng)我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式的改革。

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