低碳環境下電站鍋爐節能措施分析

聶禮陽

摘 要：國民經濟的發展推動了電力行業的快速發展，與之相適應，發電設備的總容量也在持續增加。隨著我國“節能減耗”工程力度的不斷加大，國內能源企業更加注重發電能耗的降低。在電站的運行和管理中，對于耗能問題，通常需要考慮電站機組容量和參數、煤種來源及變化、機組的負載能力、工廠對節能節能降耗工作重視程度等方面因素的影響。由于電站鍋爐在整個發電廠占據較高的耗能比例，因此，鍋爐設備的運行和耗能情況，對于整個企業能源消耗情況和運營效益產生重大影響。該文基于對低碳環境下石化企業發電廠鍋爐節能降耗的思考，找出問題和思路，提出相應對策，以期能夠為電站鍋爐的節能降耗工作提出可行的建議。

關鍵詞：低碳經濟 電站鍋爐 節能措施

中圖分類號：M612A 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0142-02

1 我國電站鍋爐能耗概述

近些年來，隨著國民經濟的快速發展，全社會對于電力的需求日益增加，電力工業發電設備總容量連續多年保持快速增加。隨著我國“節能減耗”工程力度的不斷加大，以供電煤耗為主要標志的電能使用不斷增大。從組成結構來講，電廠用煤消耗主要受四個方面因素的影響：一是電站機組的平均容量與參數，二是電站所使用的煤種變化，三是機組負荷率，四是電站對節能減耗的重視程度。電廠有三大主機，電站鍋爐是其中之一，鍋爐設備及其運行情況，對整個電廠的能源利用和經濟效益有著重大的影響，該文將結合筆者在石化企業電站運行和管理中的一些情況進行分析。

2 當前電站鍋爐節能工作面臨的主要問題

當前在電站鍋爐運行中存在燃煤質量較低、負荷率低以及控制能力較低的問題，下面將結合具體生產實際進行分析。

2.1 燃煤質量不穩定且多變

筆者所在石化企業發電廠工業鍋爐采用煤作為主要燃料，通過層層燃燒的方式運行。從本質角度講，燃煤的品質和顆粒度大小等因素對于鍋爐燃燒效率有著巨大的影響。而電廠獲得的燃煤多數是以原煤的形式運輸進廠，沒有經過進一步的加工處理，在煤炭品級的選擇上，也會出現各種品級混雜的情況，這就導致了煤炭質量不夠穩定、相應燃燒參數和性能難以達到鍋爐的設計標準。在這種煤質不穩定、熱值可能不達標的情況下，會出現層燃方式難以發揮其設計功效的問題，導致燃燒狀況較差、輸出功率不高，燃燒也不夠充分，易造成浪費和環境污染。

2.2 平均運行負荷率低

工業鍋爐受到企業生產和需求等方面因素的影響，在負荷率方面存在不穩定的問題。在出現大規模檢修或是生產停頓的情況下，鍋爐的負荷率不高。在對鍋爐進行設計時，石化企業更多是從擴大產能、增加營收角度來思考這一問題，按照企業需求的最大量進行發電設備配置，容易導致鍋爐投用容量超過生產實際需求，使鍋爐難以在最經濟的狀態下運行，出現效率低下和資源浪費等問題。

2.3 鍋爐控制水平低下

當前，能源企業在鍋爐控制方面也存在一些亟待解決的問題，如運行環境較差、控制水平較低、相應檢測設備和技術推廣不到位等。對于鍋爐的日常運行，采用較多的是人工管理方式。在日常維護和巡檢中，主要通過操作人員的個人經驗開展工作。在鍋爐運行和維護中，對于出現的故障，難以進行準確的判斷和應對、做出相應的調整，導致鍋爐控制和管理上存在疏漏。

3 電站鍋爐節能主要方式分析

工業鍋爐所耗用的能源總量，在整個能源消耗結構中占比超過30%，是全社會耗費能源最多的設備之一，因此不斷提升鍋爐的管理水平、降低能耗，對于促進節能工作有著重要的意義。

在生產流程中，鍋爐通過消耗能源產生熱量來發電和滿足生產和生活的需要。鍋爐、管線和用熱設備構成了完整的電力生產體系，因此這一體系的能源使用效率取決于各環節的能效狀況。在企業內部進行的多次改造過程中，原有的電站鍋爐管理優化較多集中于增加技術投入，缺乏對鍋爐所在的整個用熱系統的通盤考慮，導致鍋爐越來越大、熱效率雖然提高，但是能耗增加更快，能源利用率不斷下降。因此，為了提升節能效果，可以轉變技術改造和運行管理思路，在提升鍋爐熱效率的基礎上，著眼于整個用熱體系的能效提升。

概括來說，當前鍋爐節能可以通過軟環境建設、硬件節能和系統節能等角度加以實現。所謂軟環境建設，是強化鍋爐運行操作人員的技能水平和責任心，增強燃料供應能力等，優化鍋爐運行和節能管理的支撐體系。與硬件改造相比，軟環境建設成本較低、見效也快，可以看作是首選的節能措施。而硬件節能主要是對鍋爐有關的生產環節進行技術改造、設備更新。在燃料加工過程中，涉及到煤炭的洗選、混配篩分、破碎、成型煤等環節，硬件節能主要就這些方面進行技術升級。系統節能指的是通過對用熱、發電體系的效率，綜合考慮現有管線容量、結構，充分利用熱設備的能力，通過容量和熱效率的匹配，盡可能地使鍋爐的改造和更新具有更強的目的性。考慮到硬件節能投資規模大、發揮效用周期長，因此，需要在綜合考慮的基礎上，用軟環境建設和系統節能來支撐硬件節能工作，以達到預期目的。

4 電站鍋爐節能改造具體措施

在對電站鍋爐相關節能技術分析的基礎上，需要針對存在的問題，應用新技術和新理念進行節能改造。具體說來，主要包括以下幾方面。

4.1 加強鍋爐運行狀態和耗能的管理

加強電站鍋爐的運行管理，采用更多的節能措施，能夠顯著地降低能耗、提升發電廠的運營效益和經濟效益。這方面主要包括五個領域的工作。

一是鍋爐運行中的動力管理。考慮到電站鍋爐耗煤量巨大，并且不同煤種差異較大，難以控制，需要加大對發電廠煤場的監管和煤質管理，確保煤炭相關信息的真實有效。為了保證鍋爐處于良好的運行狀態，需要結合煤種情況合理配煤，探索出綜合燃燒效益最高的方案。

二是采用標準化的運行管理和耗能管理方式。標準化生產作為一種規范、高效的管理方式，在對發電廠相關指標進行嚴格規定和管理的基礎上，降低由于個人意識和主觀經驗導致的隨意操作。這些指標包括與生產、安全和燃料有關的各種指標，是發電廠生產和管理的重要依據。通過標準化生產和管理，能夠促使節能工作成為電站鍋爐日常管理中的“習慣性動作”。

三是加強運行中的參數控制和管理。在鍋爐運行中，煤粉顆粒的大小、磨煤機的參數設計等，需要及時調整，并伴之一次、二次風量大小的調整。通過對吹灰系統的管理，減少對外排除煙塵和熱量，加強對鍋爐部件的檢查和維護，能夠確保鍋爐處于良好運行狀態。

四是對于風機的改造?？梢酝ㄟ^采用高效的節能風機和變頻改造兩個途徑來提升運行效率。

一方面，定制高效節能風機。結合以往的工作案例，對低轉速低電壓的電動機以及雙速電動機和壓力變頻器等部件采用風機節能改造，能夠實現一定程度上的節能效果。考慮到石化企業的發電實際，為了更好地實現節能效果，在對風機進行改造過程中，要綜合考慮經濟和技術等因素進行比對，找到最佳平衡點。

另一方面，對風機開展變頻節能的相關改造。對風機開展變頻調速，能夠降低能量損耗，提升經濟效益，這種技術成本較低，實施起來相對簡單，能夠更好地對燃燒系統進行控制，提升實時匹配能力和管理的精確性，降低電動機的啟動對于整個電網的沖擊和影響，增加使用時間，降低工作噪音，降低對現場工作環境的影響。

五是檢修管理。在檢修管理中，應當隨著運行季節和煤種來源的差異、水溫的變化，加強對鍋爐運行狀況的監控和管理，通過優化巡檢和檢修質量，定期對鍋爐開展管理維護，實現鍋爐能夠在較長時間內穩定、經濟運行的目標。

4.2 運行過程中應當及時加強調整，降低鍋爐損耗

在電站鍋爐日常維護過程中，應當及時進行運行調整和優化。如果要降低能耗，應當重視在排煙環節和燃燒環節產生的熱量損失?？梢酝ㄟ^燃燒參數的調整和局部結構優化來降低排煙環節產生的熱量損失；可以使用降低飛灰含碳量等手段，來提升煤炭燃燒效益，降低燃燒產生的熱量損失。

4.3 研究劣質煤種的煤燃燒技術

當前電站鍋爐使用的煤種來源和質量差別較大，雖然進廠煤炭的種類和數量都很多，但優質煤的數量較少。在使用劣質煤炭或是不同品級煤炭混合使用的情況下，可能會出現滅火、水冷壁出現嚴重磨損的情況，就需要針對劣質煤在生產中的各種影響進行分析，采取針對措施，提升監控的自動化水平和鍋爐能耗損失。具體說來，主要包括以下兩個方面的措施。

（1）采用自動化程度較高的電站鍋爐在線監測系統。

當然，石化企業的火力發電中引入了實時的監控系統，能夠更高程度地保障發電機組的平穩運行并對運行狀態進行及時監控。這一系統可以起到兩方面的作用，一是能夠對生產中的運行信息持續進行記錄和跟蹤，對超出運行允許值的數據和狀態進行警示，實現鍋爐運行的最佳狀態。二是能夠提升運行管理和監控的自動化水平，減少人工勞動，提升管理的科學化水平。

企業可以通過持續的跟蹤國內外相關技術，實現計算機控制系統的持續優化和升級，強化對電站鍋爐運行的實施優化和在線監控，實現節能降耗的預期效果。

（2）努力降低鍋爐能損。

鍋爐能損降低可以通過分級燃燒和排煙熱量回收等措施進行。

首先，利用分級燃燒，可以降低飛灰的含碳量。節能效益的實現主要是通過減少過濾中的NOX的排放數量來提升節能效益。采用這一思路，所需要較低的成本、效果也比較好，能夠在優化鍋爐運行狀態的同時，盡可能降低飛灰含碳量，減少廢氣排放。

其次，對于排煙產生的熱量進行回收。電站鍋爐的排煙溫度控制受到酸腐蝕等因素的影響而變得比較困難，為了解決熱量回收和溫度控制問題，需要克服作業環境條件的制約，采用更好的低溫省煤措施。對于低溫省煤器實際使用中存在的強酸腐蝕和潮濕積灰問題，需要加快技術研發，盡力解決惡劣環境下的使用問題。

4.4 加大技術改造，積極推進新技術研究與利用

在實現節能降耗的各項措施中，技術改造和新技術、新設備的應用占據重要地位。為提升低碳環境下電站鍋爐的節能工作效率，需要持續進行技術改造和技術更新來降低鍋爐的磨損和提升運行效益。此外，加強技術研發和新技術、新設備應用，能夠使電站鍋爐更加安全、平穩的運行，延長鍋爐壽命，促進生產活動的持續進行。

5 結語

在“低碳、降低能耗”的原則指導下，電站鍋爐在保證日常運行和企業生產需要的前提下，逐步開展和完善節能工作。在明晰企業運行存在問題的基礎上，要從鍋爐管理、運行過程、燃煤品種選擇以及新技術使用等方面入手，強化節能效果，在提高運行質量的前提下，提升經濟效益。文中，筆者就節能措施中的主要方面進行介紹和分析，以期能對電站鍋爐的運行和節能管理工作提出較為可行的建議。

參考文獻

[1] 王家新.電站鍋爐在線監測系統的節能技術探討[J].節能，2006（12）：24-26.

[2] 周云龍，張炳文.電站鍋爐排煙熱量回收節能技術[J].長春工業大學學報（自然科學版），2007（S1）79-83.

[3] 吳劍恒.電站鍋爐風機的節能改造工程[J].電力需求側管理，2008（1）：42-45.

[4] 黃新元，邢凡勤.大型電站鍋爐節能降耗的主要途徑[J].華電科技，2009（10）：1-3，79.

[5] 王永葵.中國電站鍋爐節能點火技術的應用與發展[J].節能技術，2009（6）：572-576.

[6] 蔣濤.降低電站鍋爐飛灰含碳量實現節能減排[J].淮北職業技術學院學報，2010（3）：55-56.