電廠鍋爐節(jié)能改造措施研究

趙保生

摘 要：鍋爐直接影響燃煤電廠正常的電能生產(chǎn)，是燃煤電廠的核心生產(chǎn)裝置。當(dāng)前，很多電廠的鍋爐燃煤利用率都不高，其需要結(jié)合實際生產(chǎn)情況進(jìn)行節(jié)能改造，深入挖掘節(jié)能降耗潛力，進(jìn)一步提高燃煤利用率和經(jīng)濟(jì)效益。本文首先分析了電廠鍋爐節(jié)能改造的重要性，然后研究了相關(guān)影響因素和電廠鍋爐節(jié)能改造存在的問題，最后提出了具體的節(jié)能改造措施，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：電廠;鍋爐;節(jié)能改造;能源利用率

中圖分類號：TK223.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）04-0138-03

Abstract： The boiler directly affects the normal power production of coal-fired power plants， and is the core production device of coal-fired power plants. At present， the coal-fired utilization rate of boilers in many power plants is not high， and it is necessary to carry out energy-saving transformations based on actual production conditions， deeply tap the potential of energy saving and consumption reduction， and further improve the coal utilization rate and economic benefits. This paper first analyzed the importance of energy-saving transformation of power plant boilers， and then studied the related influencing factors and problems in energy-saving transformation of power plant boilers， and finally put forward specific energy-saving transformation measures for reference by relevant personnel.

Keywords： coal-fired power plant;boiler;energy-saving renovation;energy utilization rate

中海石油舟山石化有限公司運(yùn)行五部安裝有3臺鍋爐，1#、2#鍋爐是杭州鍋爐集團(tuán)研發(fā)制造的循環(huán)流化床鍋爐，3#鍋爐由無錫鍋爐廠生產(chǎn)。爐膛采用∏形布置方式，進(jìn)行固態(tài)排渣與氣力出灰，同時采用四電場除塵方式，即脫硫+臭氧+濕電除塵組合工藝。為了進(jìn)一步提高燃煤利用率，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，人們需要對鍋爐改造進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析。

1 電廠鍋爐節(jié)能改造的重要性

隨著電廠精細(xì)化管理水平的不斷提升，人們對能源利用率、發(fā)電穩(wěn)定性和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求[1-2]。鍋爐作為重要的耗能單元，是電廠升級改造的重要對象。近年來，電廠自動控制系統(tǒng)不斷升級，已經(jīng)基本實現(xiàn)信息化，可以滿足電廠內(nèi)部的信息化管理需要，這也為節(jié)能改造提供了技術(shù)支持。當(dāng)前，煤炭仍然是火力發(fā)電廠發(fā)電的重要能源，處理后的煤炭會在爐膛內(nèi)燃燒，再加熱蒸汽鍋爐，形成高壓水蒸汽來驅(qū)動汽輪機(jī)運(yùn)行，最終帶動發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行來實現(xiàn)發(fā)電。鍋爐是電廠的重要機(jī)械設(shè)備，通過提高鍋爐運(yùn)行效率及燃煤利用率、優(yōu)化生產(chǎn)工藝，電廠可以降低發(fā)電成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)電廠鍋爐具有較大的節(jié)能改造潛力，其內(nèi)部結(jié)果示意如圖1所示。

2 電廠鍋爐節(jié)能改造的影響因素

2.1 規(guī)格型號與運(yùn)行參數(shù)

鍋爐的規(guī)格型號與運(yùn)行參數(shù)應(yīng)該滿足電廠發(fā)電的實際需要，符合燃料類型及發(fā)電規(guī)模的要求[3-4]。當(dāng)前，人們應(yīng)該重點關(guān)注鍋爐節(jié)能改造。鍋爐的規(guī)格型號及運(yùn)行參數(shù)會影響燃料消耗，其容量應(yīng)該與發(fā)電需求相匹配，這樣才能更好地保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，避免出現(xiàn)過載或大馬拉小車的問題。如果匹配不合理，就會存在能耗高的問題，不利于保證電廠鍋爐的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 自動化程度

電廠自動化控制水平會對鍋爐運(yùn)行精度與準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的影響，也事關(guān)燃料利用率與污染排放水平。鍋爐改造的重要目標(biāo)是提高自動化控制程度，進(jìn)一步提高鍋爐運(yùn)行安全水平。例如，安裝超壓報警裝置和污染排放報警指示裝置，采取水位聯(lián)鎖控制方式，可以保證鍋爐安全運(yùn)行，為后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支持。自動化控制水平與生產(chǎn)運(yùn)行的配合程度也會影響電廠的運(yùn)行效率，只有鍋爐燃燒工況與自動控制實現(xiàn)良好配合，才能真正發(fā)揮自動化控制的作用，為電廠安全生產(chǎn)提供良好的保障，否則會引發(fā)其他運(yùn)行故障和安全問題[5]。

2.3 設(shè)備保溫性能

電廠鍋爐的燃料利用率與散熱損失、保溫性能有直接關(guān)系，保溫性能差是鍋爐能耗高的重要原因。鍋爐的保溫性能與保溫材料選擇有關(guān)，為了提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，不同部位應(yīng)該選擇不同的保溫材料，還應(yīng)該考慮介質(zhì)溫度、部件外形尺寸等因素，環(huán)境溫度比較低的部位和異形結(jié)構(gòu)部位應(yīng)該選擇合適的保溫材料，避免出現(xiàn)過多的散熱損失。

2.4 用水質(zhì)量

鍋爐用水質(zhì)量是節(jié)能改造的重要影響因素，鍋爐運(yùn)行期間需要及時補(bǔ)充原水，排出生產(chǎn)污水。原水為進(jìn)入鍋爐的水源水，可以為自來水、河流水和水庫水等。給水是直接進(jìn)入鍋爐的水，分為補(bǔ)給水和生產(chǎn)回水。生產(chǎn)回水為鍋爐運(yùn)行期間沒有受到污染的低溫水、凝結(jié)水，通過處理后可以再次循環(huán)使用，可以提高水資源的利用率。用水質(zhì)量應(yīng)該與鍋爐結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)相匹配，避免鍋爐出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢與腐蝕，防止鍋爐安全事故的發(fā)生，同時提高鍋爐蒸汽品質(zhì)，保證生產(chǎn)出高質(zhì)量的電能。

2.5 工作人員職業(yè)素養(yǎng)

電廠工作人員的整體素質(zhì)會對鍋爐改造產(chǎn)生很大的影響，具有較高技術(shù)水平和職業(yè)道德的工作人員可以保證鍋爐改造順利進(jìn)行。電廠鍋爐的節(jié)能改造離不開較高素質(zhì)的工作人員。當(dāng)前，電廠專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量較少，老齡化問題比較嚴(yán)重，對電廠節(jié)能改造順利開展具有抑制作用，其技術(shù)水平和職業(yè)道德素質(zhì)有待提升。如果技術(shù)人員沒有掌握鍋爐改造原理和應(yīng)用技術(shù)，不了解燃料的利用率與鍋爐熱轉(zhuǎn)化效率，操作不當(dāng)，就會增加電廠鍋爐運(yùn)行負(fù)荷，給電廠安全運(yùn)行帶來隱患，導(dǎo)致節(jié)能改造措施不能得到有效落實。

3 電廠鍋爐節(jié)能改造措施

3.1 優(yōu)化鍋爐使用規(guī)劃

火力發(fā)電廠會安裝多個鍋爐，每個鍋爐的規(guī)格型號與運(yùn)行參數(shù)都不相同，在發(fā)電過程中發(fā)揮的作用也不一樣，不同鍋爐間的發(fā)電任務(wù)分配會影響鍋爐整體能耗，人們需要提前對鍋爐使用進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，確保節(jié)能改造項目順利開展。電廠需要結(jié)合不同鍋爐的運(yùn)行效率，對供汽量進(jìn)行合理分配，燃煤經(jīng)濟(jì)性高、發(fā)電性能好的鍋爐要承擔(dān)更多的負(fù)荷，使鍋爐始終運(yùn)行在性能曲線優(yōu)化區(qū)間，不存在過載及大馬拉小車的問題。為了提高鍋爐蒸汽利用率，電廠可以將鍋爐余熱送入城市供熱管網(wǎng)，在解決城市供暖問題的同時，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐余熱類型和回收利用方式如表1所示。

合理設(shè)置排氣量，對輸水器進(jìn)行定期維護(hù)與保養(yǎng)，可以進(jìn)一步提高鍋爐熱能利用率。鍋爐重要部位需要安裝傳感器，對其實際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，以便獲取準(zhǔn)確的運(yùn)行參數(shù)，為節(jié)能改造提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，同時根據(jù)鍋爐運(yùn)行信息調(diào)整工況，提升鍋爐運(yùn)行效率。電廠應(yīng)該從鍋爐內(nèi)部入手進(jìn)行節(jié)能改造規(guī)劃，提高自動化控制的覆蓋范圍，實現(xiàn)風(fēng)室和其他部位的自動化控制，其間采用計算機(jī)總控及鍋爐串聯(lián)反饋的控制方式。同時，要充分考慮停機(jī)對節(jié)能改造的影響，規(guī)劃好節(jié)能改造內(nèi)容和流程，提高節(jié)能改造效率。

3.2 提高鍋爐保溫質(zhì)量

鍋爐保溫性能的提升離不開性能良好的保溫材料，電廠需要根據(jù)鍋爐部件的熱力學(xué)特點和表觀尺寸進(jìn)行前期規(guī)劃設(shè)計，避免出現(xiàn)熱能浪費(fèi)現(xiàn)象，提高燃煤利用率。對于不同燃燒條件的鍋爐來說，不同部位采用不同的保溫材料：運(yùn)行溫度在300～600 ℃的設(shè)備或動力管道可以采用硅酸鈣、硅酸鋁復(fù)合保溫材料;運(yùn)行溫度不超過300 ℃的設(shè)備和管道可以應(yīng)用巖棉或礦棉作為外保溫材料。如果鍋爐運(yùn)行環(huán)境溫度比較大，那么低溫狀態(tài)運(yùn)行下的設(shè)備與管道可以采用帶有防潮層的保溫材料，避免環(huán)境因素對設(shè)備或管道造成腐蝕。鍋爐設(shè)備異形部位（如閥門、彎頭等）可以采用質(zhì)量輕且不易脫落的保溫材料。

3.3 加強(qiáng)水質(zhì)管理

鍋爐水質(zhì)關(guān)系到結(jié)垢及腐蝕情況，電廠需要加強(qiáng)對鍋爐水質(zhì)的管理，進(jìn)一步提高鍋爐水質(zhì)。鍋爐給水水質(zhì)管理方面，需要將給水懸浮物、膠體物質(zhì)直徑控制在10.4 mm以下，把水中的油脂、砂石、礦物膠體等雜質(zhì)完全濾除，雜質(zhì)的存在會增加鍋爐結(jié)垢及腐蝕的可能性，使?fàn)t壁生成堅硬垢體，不利于熱量的傳遞，其還存在較大的安全隱患。給水溶解物質(zhì)粒徑應(yīng)該控制在10 mm左右，其主要包括水體溶解的氣體及礦鹽等，不僅會腐蝕鍋爐，還會降低鍋爐熱傳導(dǎo)性能，導(dǎo)致燃料浪費(fèi)，甚至?xí)a(chǎn)生水、汽共沸問題和爆管事故。污水控制方面，電廠需要將連續(xù)排污口設(shè)置在低于正常水位90 mm左右的位置，蒸發(fā)量維持在1%，每次排污時間保持在25 s左右，人們應(yīng)該結(jié)合鍋爐電導(dǎo)率來確定重復(fù)排污次數(shù)，使鍋爐污水排放形成振蕩效果。

3.4 推廣熱管換熱器

熱管換熱器可以提高鍋爐熱能利用率，具有很高的推廣應(yīng)用價值，其內(nèi)部由多個熱管組合起來，形成表面換熱結(jié)構(gòu)，熱能傳導(dǎo)效果較好。熱管換熱器可以在不接觸介質(zhì)的條件下對鍋爐燃燒排放煙氣中的熱能進(jìn)行回收利用，還可以緩解煙道漏風(fēng)現(xiàn)象?；厥蘸蟮臒崮芸捎糜诔鞘泄峁芫W(wǎng)加熱，避免出現(xiàn)熱能浪費(fèi)現(xiàn)象，同時，熱管換熱器可以進(jìn)行低溫除塵，降低煙氣污染物含量，達(dá)到較好的節(jié)能降耗效果。

3.5 加大員工培訓(xùn)力度

當(dāng)前，很多企業(yè)都將人力資源作為衡量自身綜合實力的指標(biāo)，鍋爐節(jié)能改造的順利實現(xiàn)離不開高素質(zhì)的人才隊伍。電廠應(yīng)該定期開展技能培訓(xùn)或組織外出學(xué)習(xí)活動，不斷提高員工的整體素質(zhì)，讓員工意識到節(jié)能降耗對企業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用，主動學(xué)習(xí)和掌握鍋爐節(jié)能降耗的相關(guān)知識與技能，嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作設(shè)備，避免出現(xiàn)失誤操作而造成設(shè)備損壞。同時，電廠要建立科學(xué)合理的獎懲機(jī)制和競爭上崗機(jī)制，充分調(diào)動員工的積極性，為鍋爐節(jié)能降耗創(chuàng)造良好的條件。

4 結(jié)語

電廠鍋爐節(jié)能改造可以提高燃煤利用率，優(yōu)化鍋爐與發(fā)電機(jī)組的配合，更好地保障電廠安全生產(chǎn)，提升經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在推進(jìn)節(jié)能改造的過程中，電廠要將不同鍋爐合理串聯(lián)起來，引入先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)，對鍋爐裝置進(jìn)行全面改造，不斷提升自動化控制水平，進(jìn)一步節(jié)約人力成本，最終提高能源利用率，促進(jìn)自身的持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永輝.電站鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)研究[J].電站系統(tǒng)工程，2020（4）：43-44.

[2]張曉秋，趙璇，何志強(qiáng).關(guān)于鍋爐水處理節(jié)能減排的措施研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020（11）：50-51.

[3]黃殿奎.我國中小型煤粉電站鍋爐節(jié)能技術(shù)應(yīng)用策略[J].中國設(shè)備工程，2020（8）：166-167.

[4]王衛(wèi)良，王玉召，呂俊復(fù)，等.大型燃煤電站鍋爐能效評價與節(jié)能分析[J].中國電力，2020（4）：177-185.

[5]王靜.電站鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的相關(guān)問題分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020（10）：87.