鍋爐安全運行與節(jié)能減排

榮豐吉

摘? ?要：鍋爐的生命周期污染排放量是決定其環(huán)境友好性的主要指標(biāo)，鍋爐設(shè)備的使用存在很大的危險性，對能源的消耗較大，隨著科技的發(fā)展鍋爐設(shè)備設(shè)計技術(shù)水平不斷提高，鍋爐運行中仍存在一些問題制約了鍋爐設(shè)備的安全性能，從全生命周期角度，對鍋爐設(shè)備安全運行的探討成為設(shè)備設(shè)計生產(chǎn)的重要研究內(nèi)容。本文闡述了鍋爐生命周期評價流程，強調(diào)將生命周期理論應(yīng)用到鍋爐運行中的重要性，從燃煤，電站鍋爐出發(fā)，分析鍋爐高效節(jié)能的設(shè)計方法，以燃煤鍋爐為例對個方案的應(yīng)用方法進行總結(jié)，通過應(yīng)用效果觀察證實技術(shù)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：鍋爐安全? 節(jié)能減排? 生命周期

中圖分類號：TK227? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0066-02

鍋爐設(shè)備的危險性較大，是確保國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備，近年來，鍋爐設(shè)備設(shè)計制造取得了極大的技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)更大容量的持續(xù)發(fā)展。同時鍋爐運行中面臨諸多問題，如高溫耐熱鋼的煉制等相關(guān)技術(shù)未取得實質(zhì)性突破，隨著環(huán)境污染問題加劇，使得國家對火電廠等領(lǐng)域鍋爐污染排放控制提高重視，為降低污染物的排放量，從污染物生成原理角度出發(fā)，對鍋爐的燃燒進行優(yōu)化控制是關(guān)鍵。必須從鍋爐生命周期入手對其高效運行及節(jié)能減排方案進行研究。

1? 鍋爐全生命周期評價流程

鍋爐運行具有高危險性，導(dǎo)致安全事故時有發(fā)生，造成鍋爐運行中安全隱患的因素主要有高溫耐熱鋼煉制技術(shù)落后，以往設(shè)計選型技術(shù)達不到高溫耐熱鋼的實際要求，缺少安全有效的鍋爐與燃燒器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方式，不具備高效的離線檢測，安全評估方法等。由于鍋爐安全高效運行涉及到動力工程，材料科學(xué)等多學(xué)科內(nèi)容，其運行設(shè)計機制復(fù)雜，鍋爐的安全高效運行涉及多方面因素。傳統(tǒng)單一的學(xué)科研究難以應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境下的鍋爐運行要求，由于材料耦合造成鍋爐失效技術(shù)難題[1]。

鍋爐全生命周期評價流程是從原材料獲取到使用及污染物控處理過程，獲取原材料基礎(chǔ)上，利用生產(chǎn)制造為鍋爐生命周期評價的首要流程，鍋爐運行中所需的原材料以煤炭為主，鍋爐運行需要消耗大量煤炭，導(dǎo)致我國煤炭資源量不斷減少。如原材料獲取使用量較大，表明鍋爐節(jié)能效果較差。將原材料應(yīng)用到生產(chǎn)中形成最終產(chǎn)品是制造過程，制造效率是決定鍋爐運行效率的重要指標(biāo)。

原材料使用情況污染物的處理情況是否符合高效節(jié)能要求。鍋爐使用中原材料利用率與鍋爐節(jié)能效果正相關(guān)，提高鍋爐利用率能夠改善節(jié)能效果。生產(chǎn)設(shè)備使用中會發(fā)生故障，加強設(shè)備維護，對改善鍋爐節(jié)能減排效果具有積極意義。嚴(yán)格控制污染物排放量是鍋爐運行優(yōu)化的主要目標(biāo)。

2? 鍋爐安全高效運行設(shè)計

高效應(yīng)用材料是電站鍋爐設(shè)計中獲得高效安全的核心，在鍋爐造型設(shè)計中選取耐熱鋼材，利用鍋爐造型設(shè)計實現(xiàn)鍋爐安全高效運行。優(yōu)化爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計可以削弱爐膛出口參與旋轉(zhuǎn)獲得，可以改善爐膛的腐蝕現(xiàn)象，避免過熱器發(fā)生爆炸事故。應(yīng)用高粉煤燃燒器安全性保障燃料燃燒效率，電站鍋爐設(shè)計技術(shù)大范圍應(yīng)用，通過設(shè)計優(yōu)化保障全生命周期電站鍋爐安全高效運行。

煤質(zhì)材料在火力發(fā)電中容易變質(zhì)，如果將燃煤工業(yè)鍋爐置于水循環(huán)穩(wěn)定性差的環(huán)境中不利于擴大鍋爐容量，在新設(shè)計工業(yè)鍋爐結(jié)構(gòu)中明確設(shè)計方法，29-140MW系列鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的設(shè)備，打破了國外技術(shù)壟斷，使燃煤工業(yè)得到高效運行。燃油氣工業(yè)鍋爐設(shè)計核心是燃油氣燃燒器，我國燃燒器技術(shù)匱乏無法完成對鍋爐的檢測，近年來相關(guān)科研單位研究取得了巨大成功，研制了測繪具有功率曲線功能的油氣燃燒器設(shè)備，能檢測燃燒器的燃燒效率，填補了我國技術(shù)缺口[2]。

預(yù)熱鍋爐是工業(yè)發(fā)電中常用的鍋爐，我國對余熱鍋爐研究起步較晚，對余熱鍋爐腐蝕等方面缺乏明確的目標(biāo)，隨著國家對科技發(fā)展的重視支持，對余熱鍋爐的研究取得了較大的進步。設(shè)計思路基于突擴形煙風(fēng)通道導(dǎo)流裝置設(shè)計，有效解決了積灰，腐蝕等問題。對有毒煙氣余熱鍋爐處理，設(shè)計使用2500t/d系列水泥窯，顯著提升余熱鍋爐安全高效運行水平。

3? 鍋爐節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

鍋爐節(jié)能煙氣冷卻技術(shù)應(yīng)用于提升冷卻器系統(tǒng)中，處理鍋爐排煙溫度與余熱，明顯增強機組熱循環(huán)效率，煙氣余熱應(yīng)用等裝置常用煙氣冷卻器，為在低溫環(huán)境下降低煙氣冷卻器重量，使用外翅片處理熱傳管，符合換熱原件的功能，煙氣經(jīng)過吸收部分熱量提高水溫。

煙氣冷卻器通過加熱工質(zhì)水實現(xiàn)回收煙氣余熱，對冷凝水進行加熱，提升汽輪機的發(fā)電性能，加熱脫硫后的低溫?zé)煔饪梢缘玫綉?yīng)用，有效去除煙囪中煙羽情況。集中供熱中能應(yīng)用加熱網(wǎng)水，可以作為熱力來源應(yīng)用到暖風(fēng)器中，將冷卻設(shè)備應(yīng)用在靜電除塵后，提高除塵器的工作效率。

我國相關(guān)法規(guī)規(guī)定氮氧化物排放量，對SO2等物質(zhì)排放量有嚴(yán)格的控制，我國使用燃煤機組要想符合國家標(biāo)準(zhǔn)，必須加大監(jiān)管措施的投入。煙氣排放控制要對現(xiàn)役發(fā)電機組改造，煙氣排放量降至20mg/m3，排放標(biāo)準(zhǔn)? ? ? 30mg/m3要求可以通過利用煙氣調(diào)制技術(shù)滿足，排放標(biāo)準(zhǔn)20mg/m3可以通過電極式除塵冷卻技術(shù)滿足。

4? 鍋爐安全高效運行與技能減排技術(shù)方向

鍋爐運行期間需要消耗大量能量，提高鍋爐運行效率可以減少能耗，由于運行中產(chǎn)生大量高溫蒸汽，鍋爐需要保持對安全問題的重視。隨著國內(nèi)發(fā)電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，鍋爐制造領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，不斷開展高等級參數(shù)鍋爐的研發(fā)制造，最新研制的鍋爐主蒸汽參數(shù)達到700℃，制約參數(shù)提高的重要條件是材料，如全部采用進口材料會導(dǎo)致成本提高，應(yīng)組織專家圍繞材料研發(fā)進行深入研究，研發(fā)能夠承受高溫的優(yōu)質(zhì)材料，盡量降低材料制造成本。

鍋爐的設(shè)計參數(shù)決定鍋爐的運行效率，高參數(shù)超臨界等類型鍋爐投入到研發(fā)運營中，有效提升了鍋爐運行效率。國內(nèi)已投運的百萬等級超臨界鍋爐效率達到95%，為有效提高鍋爐運行效率，設(shè)計人員應(yīng)持續(xù)優(yōu)化鍋爐設(shè)計，重點研究鍋爐受熱面布置調(diào)整等，減少燃燒污染物生成數(shù)量，如通過燃燒器性能優(yōu)化，實現(xiàn)減少NO2等污染物的排放。降低鍋爐大渣中的碳含量損失[3]。

電站鍋爐能源供應(yīng)基本以煤炭等化石能源為主，能源的礦物質(zhì)性能造成入爐燃燒產(chǎn)生大量硫化物等污染氣體，燃燒產(chǎn)生的煙氣帶走大量余熱，應(yīng)重點研發(fā)爐內(nèi)降低污染物排放的燃燒技術(shù)。目前國內(nèi)鍋爐尾部換熱器經(jīng)常不組織低溫省煤器等，低溫省煤器改造很多為電廠采用煙氣冷卻方式，為更好實現(xiàn)煙氣利用，可以借鑒余熱鍋爐設(shè)計理念，有效加大換熱面積。低溫省煤器改成為煙氣深度冷區(qū)的有效措施。

近年來，我國發(fā)電廠完成脫硫脫硝改造工作，為適應(yīng)更高的減排目標(biāo)，進行燃燒器結(jié)構(gòu)深入研發(fā)，實現(xiàn)高效燃燒。如近年來研究的分層燃燒技術(shù)是從物理上實現(xiàn)燃料的逐級燃燒，減少燃燒中生成大量污染氣體，燃燒器改造配合受熱面改造是未來節(jié)能減排改造的有措施。

5? 結(jié)語

鍋爐運行期間通過優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)，調(diào)整鍋爐參數(shù)等方式對鍋爐進行改造，能夠增強鍋爐節(jié)能減排效果，電廠可以在分析影響鍋爐運行效率因素的基礎(chǔ)上，利用先進技術(shù)解決現(xiàn)有問題。降低鍋爐運行成本，提高經(jīng)濟效益，鍋爐在高參數(shù)研發(fā)同時，應(yīng)持續(xù)開展對現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)深度研發(fā)，提升鍋爐運行安全，促進鍋爐運行節(jié)能減排。受制于材料工藝限制，應(yīng)重點關(guān)注鍋爐設(shè)計優(yōu)化，受熱面改造，保護鍋爐長時間高效穩(wěn)定運行，達到節(jié)能減排的目標(biāo)。

參考文獻

[1] 趙靜波.基于全生命周期的鍋爐安全高效運行及節(jié)能減排探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（1）：159.

[2] 李云.循環(huán)流化鍋爐安全運行及節(jié)能減排[J].科技傳播，2011（5）：138-139.

[3] 王志，宋濤.國際鍋爐安全運行節(jié)能減排技術(shù)研討會在渝召開[J].中國特種設(shè)備安全，2008，24（5）：68.