電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計探討

冉德瑞

摘 要：目前，我國的大部分電廠在使用鍋爐汽輪機(jī)時使用最傳統(tǒng)的煤炭資源為燃料，導(dǎo)致在發(fā)電時產(chǎn)生較多難以控制和處理的廢氣、廢料，直接排放會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重危害。為了實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須對電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綠色改革，將綠色設(shè)計和綠色生產(chǎn)的理念融入鍋爐汽輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計，在降低污染的同時有效提高能源利用效率。

關(guān)鍵詞：綠色設(shè)計;電廠鍋爐;汽輪機(jī)系統(tǒng);電力行業(yè)

中圖分類號：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10--02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.050

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，能源緊缺問題也日趨嚴(yán)重，社會發(fā)展對于電力能源的消耗量持續(xù)提高。為了全面滿足社會發(fā)展對電力資源的需求，電力企業(yè)要對鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新。我國目前大力倡導(dǎo)環(huán)境友好型發(fā)展理念，在各行各業(yè)的改革中，要重視應(yīng)用與推廣綠色發(fā)展理念。對電廠的鍋爐汽輪系統(tǒng)而言，其在運(yùn)行過程中對環(huán)境造成的污染較為嚴(yán)重。因此，為降低鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行對環(huán)境造成的不良影響，提高電能生產(chǎn)率，要將綠色設(shè)計理念貫徹落實(shí)到鍋爐汽輪系統(tǒng)的建設(shè)過程中。

1 鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計的意義

現(xiàn)階段，我國電廠的數(shù)量和建設(shè)規(guī)模都在不斷擴(kuò)大，鍋爐汽輪機(jī)體系的使用也十分普遍。鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)是一種典型的能源轉(zhuǎn)換機(jī)械，實(shí)現(xiàn)電能和燃料本身的化學(xué)能，向著有機(jī)熱載體以及蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換[1]。燃料燃燒過程中，鍋爐會產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣通過導(dǎo)管逐漸移動到汽輪機(jī)部位，汽輪機(jī)在水蒸氣的帶動下得以運(yùn)行，進(jìn)而通過汽輪機(jī)影響發(fā)電機(jī)，完成發(fā)電工作。在實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)非常容易受到環(huán)境因素、人為因素的影響，導(dǎo)致鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行需要增加能源量的消耗，不斷降低能源整體的轉(zhuǎn)化效率，鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行排放的廢氣還會嚴(yán)重污染自然環(huán)境。在可持續(xù)發(fā)展的社會發(fā)展背景下，為提高鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率，降低排放物對自然環(huán)境造成的負(fù)面影響，要重視起鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計。

2 鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計的基本原則

2.1 合理性的設(shè)計原則

為滿足電力能源需求，電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)對于基本發(fā)電資源的消耗量變得越來越大。然而，當(dāng)前鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)發(fā)電效率偏低，導(dǎo)致鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)消耗了較多的基礎(chǔ)資源，產(chǎn)出的電力卻不能滿足社會發(fā)展需求。在對鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的過程中，既要全面體現(xiàn)綠色設(shè)計原則，也要貫徹科學(xué)合理的設(shè)計原則，合理設(shè)計鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的同時調(diào)整并優(yōu)化其整體運(yùn)行機(jī)制，充分考慮電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計成本，全面提高能量轉(zhuǎn)化效率，通過對基礎(chǔ)能源的合理利用，強(qiáng)化鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計。

2.2 環(huán)保性的發(fā)展原則

在國家大力推廣綠色環(huán)保發(fā)展理念的同時，社會各界對于環(huán)境污染和治理的重視程度在不斷提高。傳統(tǒng)的廢物處理會選擇直接排放廢氣，只對廢物廢水進(jìn)行處理，對自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，影響生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。因此，在對電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綠色設(shè)計的過程中，必須將環(huán)保性的發(fā)展原則作為首要關(guān)注點(diǎn)。

綠色發(fā)展和環(huán)境保護(hù)理念要全面貫徹到實(shí)際生產(chǎn)活動中，在電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化改革過程中，必須全面考慮生產(chǎn)活動與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性，合理運(yùn)用綠色節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營、生態(tài)保護(hù)的結(jié)合，有效處理生產(chǎn)活動中出現(xiàn)的環(huán)境問題和生態(tài)問題，保證社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)化發(fā)展建設(shè)[2]。在鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計中貫徹環(huán)保性的發(fā)展原則，減少電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的能源消耗量以及廢氣排放量，提升電廠的社會利益和經(jīng)濟(jì)利益，推動電廠的可持續(xù)化發(fā)展。

3 鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計的方法

3.1 增強(qiáng)對二氧化碳的回收和利用

二氧化碳?xì)怏w的肆意排放，會不斷加重溫室效益，對地球環(huán)境和人類生存造成嚴(yán)重的威脅。二氧化碳是重要的轉(zhuǎn)換資源，對二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行控制回收和合理是提升綠色發(fā)展力度的重要方法，也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。在對二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行處理的同時，電廠的鍋爐汽輪機(jī)體系的綠色設(shè)計要設(shè)置相應(yīng)的二氧化碳?xì)怏w統(tǒng)一回收以及重新利用的裝置，實(shí)現(xiàn)對二氧化碳?xì)怏w的回收利用。有效回收二氧化碳?xì)怏w，不僅在一定程度上緩解溫室效應(yīng)，而且可以緩解我國的能源緊缺問題。例如，在對鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綠色設(shè)計時，可以適當(dāng)?shù)剡x用煙氣余熱回收等技術(shù)，把收換熱器中氣體的直接排放裝置吸收集中到鍋爐位置，利用煙氣的殘余熱量加熱鍋爐，從而提高鍋爐的使用效率。

與此同時，可以將鍋爐底部的受熱面進(jìn)行相應(yīng)的改造，通過擴(kuò)展受熱面范圍的方法，有效增加換熱面積，強(qiáng)化換熱效果，降低煙氣溫度，貫徹節(jié)能減排的綠色發(fā)展理念。

3.2 完善鍋爐汽輪機(jī)的給水溫度控制

為貫徹綠色節(jié)能發(fā)展理念，要充分重視給水溫度的合理控制。如果給水溫度偏低，容易導(dǎo)致鍋爐達(dá)到正常溫度時的用電量和能量消耗需求不斷提升，運(yùn)行過程中消耗的熱量也會不斷提高，難以提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，甚至存在嚴(yán)重的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。對鍋爐燃料進(jìn)行全面控制，要盡可能地控制燃料的燃燒程度，合理控制給水溫度，避免給水溫度失衡現(xiàn)象。

首先，必須合理控制加煤量以及加煤的周期和速度，嚴(yán)格規(guī)范加熱流程，實(shí)時監(jiān)控給水溫度，避免給水溫度過高或者過低的問題[3]。

其次，要按照相應(yīng)的檢修原則，維護(hù)相關(guān)設(shè)備，減少熱能損失，全面提高供熱效率。對于管道滲漏問題，要增強(qiáng)定期檢查維護(hù)工作力度，盡可能減少熱管泄露問題的發(fā)生，保證汽輪機(jī)運(yùn)行設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。此外，要重點(diǎn)注意高位加熱器的使用，保證高位加熱器的水位狀況和供熱量。

3.3 全面優(yōu)化汽輪機(jī)系統(tǒng)的循環(huán)水泵

為保證電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，汽輪機(jī)往往需要利用多臺同級的機(jī)組共同工作，提升了汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，然而與之相應(yīng)的循環(huán)水系統(tǒng)依然完全按照傳統(tǒng)的單元制形式，影響汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，還會造成安全事故。

在電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)中，水循環(huán)系統(tǒng)是能源消耗量最大的部分，為全面提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色生產(chǎn)發(fā)展，必須優(yōu)化創(chuàng)新水循環(huán)系統(tǒng)。在保證水循環(huán)系統(tǒng)以單元形式獨(dú)立運(yùn)行的基礎(chǔ)上，將循環(huán)水泵與汽輪機(jī)機(jī)組進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立水循環(huán)系統(tǒng)與汽輪機(jī)系統(tǒng)的合作運(yùn)行機(jī)制。在汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行中，技術(shù)維護(hù)人員要在計算凝汽器的負(fù)荷量同時，計算水循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水總量，便于對循環(huán)水泵的運(yùn)行情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，降低循環(huán)水泵的能耗量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

3.4 優(yōu)化汽輪機(jī)機(jī)組的熱力系統(tǒng)

為有效應(yīng)用綠色設(shè)計理念，要優(yōu)化鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)，重點(diǎn)對熱力系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)性的創(chuàng)新優(yōu)化，降低熱力系統(tǒng)及其相關(guān)輔助系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)生泄露失誤問題的概率，保證鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能發(fā)展和基本經(jīng)濟(jì)性能。對于汽輪機(jī)機(jī)組的熱力系統(tǒng)的科學(xué)優(yōu)化，更加深入地提高汽輪機(jī)機(jī)組整體的使用性能，降低汽輪機(jī)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中能源外漏與內(nèi)漏問題的發(fā)生[4]。相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)汽輪機(jī)機(jī)組熱力系統(tǒng)的實(shí)際布置情況，嚴(yán)格按照系統(tǒng)的管道走向，合理調(diào)整熱力系統(tǒng)，保證汽輪機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度持續(xù)提高，我國的能源消耗量在不斷增加，能源短缺問題變成了制約社會發(fā)展的主要問題，甚至嚴(yán)重阻礙我國的國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)化健康發(fā)展的步伐。為切實(shí)保障我國社會發(fā)展的可持續(xù)性，盡可能降低環(huán)境污染情況，避免生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化，要重視綠色發(fā)展模式建設(shè)。

在我國電力行業(yè)的發(fā)展過程中，鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)是電廠建設(shè)和運(yùn)營的核心部分，也是電力生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。為推動電廠的建設(shè)運(yùn)營，貫徹綠色可持續(xù)化發(fā)展理念，要將綠色設(shè)計理念充分應(yīng)用到鍋爐汽輪系統(tǒng)的設(shè)計過程中，有針對性地優(yōu)化鍋爐汽輪系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 楊佼.電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計探討[J].黑龍江科技信息，2016（3）：66.

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[4] 黃德中.電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計探討[J].電站系統(tǒng)工程，2003，19（3）：23-24，26.