電廠鍋爐汽輪機系統的綠色設計探討

邢玫

摘要：電力作為經濟發展中不可或缺的能源之一，自我國改革開放以來對電力的消耗水平持續升高，為了應對這一問題，電力行業以及電力企業推行改革，引進先進技術和管理，電力工程建設不斷涌現。鍋爐汽輪機作為當前電廠建設中重要的組成部分，對于電廠發電效率以及經營效益有著較為深遠的影響。由此，為了能夠更有效的提升能源，加強電廠鍋爐汽輪機系統的研究，對于綠色、節能，可持續發展是十分有必要的。

關鍵詞：鍋爐；汽輪機；綠色設計；可持續發展

電作為一種重要的資源，近年來，我國社會對電的消耗不斷加大。為了滿足當代社會發展對電力資源的需求，電力企業及電力工程紛紛建起。鍋爐汽輪機作為現代電廠發電系統中的重要組成部分，電廠鍋爐汽輪機對電廠的發電效率有著重大影響。隨著我國節能經濟、綠色經濟的發展，在電廠鍋爐汽輪機系統中，為了更好地提高能源的利用效率，降低能耗及環境的危害，對其進行綠色設計有著重要的作用。

1電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計的重要性

在當前社會發展形勢下，我國電廠規模不斷擴大，鍋爐汽輪機的使用也越來越多，越來越普遍。電廠鍋爐汽輪機作為一種能源轉換設備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能，同時，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。通過燃燒燃料，鍋爐產生蒸汽，然后通過管道流向汽輪機，驅動汽輪機帶動發電機發電。然而在鍋爐汽輪機運作的過程中，受多種因素的影響，會使得能源的消耗不斷加快，同時能源的利用率降低，對環境的污染也較大。在我國當前電廠發電主要用的燃料有煤、油、氣，而這些能源的消耗不僅會加大我國能源緊缺的局面，同時還會加劇我國環境問題，進而影響到我國經濟的可持續發展。隨著可持續發展戰略的提出，發展綠色經濟、節能經濟已成為我國現代社會發展的主要內容。

2傳統電廠鍋爐汽輪機存在的環保問題

2.1 SO2高濃度排放

我國能源消耗以煤炭為主，煤炭中84%用于燃燒，以2000年為例，我國火電廠用煤達5億t，煤炭平均含硫量達1%，我國SO2排放達2500萬t，其中電廠排放占30%。SO2是一種腐蝕性氣體，嚴重影響人體健康、動植物生長和生態環境，SO2是造成酸雨的主要污染物，當酸雨落到地面時，使水質下降，土壤貧化，森林、作物枯萎，魚類死亡，腐蝕金屬和建筑物等。排放到大氣的SO2在日光催化下，與煙塵結合形成硫酸煙霧，其毒性比SO2大10倍以上，如1952年的倫敦煙霧事件，造成上千人死亡。

2.2火電廠鍋爐汽輪機系統排放的二氧化碳氣體問題

火電廠鍋爐汽輪機系統還會排放較多的二氧化碳氣體，二氧化碳氣體的過度排放會導致全球變暖現象加劇，現在人類面臨的最主要的環境問題就是由于二氧化碳過度排放導致的全球變暖問題，火電廠在生產時會燃燒較多的煤炭資源，產生較多的二氧化碳氣體，二氧化碳氣體的增多，就導致溫室效應加劇，對于全球的溫室效應來說，主要就是由于二氧化碳氣體造成，只有較少一部分是由其它的溫室氣體造成，現在隨著經濟建設的快速發展，對各種能源的利用增加，使得二氧化碳氣體排放增加，特別是對于火電廠來說，生產所用的煤炭資源高達十幾億噸，排放了大量的二氧化碳氣體，使得整體大氣的溫度上升了許多，我國二氧化碳排放主要是由于一些火電廠或者燃煤的電站等，二氧化碳會引起全球的溫度上升，而全球變暖還會引發冰川融化，海平面上升，這樣會極大的影響到沿海地區的生存與發展。

3電廠鍋爐汽輪機的綠色設計

3.1二氧化碳的回收利用

二氧化碳的大量排放會增加溫室效應，進而威脅到人類賴以生存的地球環境。同時二氧化碳也是一種重要的資料，在可持續發展戰略中，發展節約經濟、加大資源的再回收利用是可持續發展戰略的重要內容。為此，在電廠鍋爐汽輪機綠色設計中要重視二氧化碳的回收利用工作，對二氧化碳進行回收利用既可以降低二氧化碳的排放，同時還可以緩解我國能源緊缺問題。例如，煙氣余熱回收技術，利用換熱器將煙氣中的熱量回收利用，提高鍋爐效率。同時通過對鍋爐尾部受熱面進行改造，采用擴展受熱面來增加換熱面積，增強換熱效果，達到降低排煙溫度的效果，實現節能減排。

3.2CO2的處置技術

早在70年代能源危機時美國就曾利用CO2溶于油可減少石油粘度的性質來強化采油，增加石油產量。挪威科學家甚至計劃建一艘1000MW的大型發電船，以海底石油、天然氣為原料，采用高效燃油氣蒸汽組合循環發電并將燃燒排放的CO2冷卻、壓縮后送入海底油氣田中。向地下含水層深井注入CO2的方法與深井注射處置液態有害廢物的方法相似。雖然注入的CO2不會嚴重污染地下水，卻會降低地下水的pH值，從而腐蝕巖石。此外，對于CO2深井注入是否會造成地面的不穩定尚未定論。CO2的性質使之非常適于海洋處置。因為在水下500m深處水溫10℃左右時CO2就能變成液態，在3000km以下，C22密度變成大于海水能沉入海底，相當安全地保存起來，而且海洋儲存CO2的潛力很大，即使把人類排放的全部CO2儲入海中，海洋含碳量每年僅增加0.016%。故科學家們考慮把CO2以固態或液態形式埋入海中或海底含水層。1996年9月迄今為止最大的海床CO2處置工程在挪威啟動。CO2被注入北海海床以下800m處多孔充滿鹽水的砂石地層中，每年注入量100萬t，占挪威CO2年排放量的3%左右。然而目前海洋處置仍然存在著費用昂貴、可能會危及海洋生態等問題。

綜上，隨著我國經濟的發展，對于環境造成的污染愈加嚴重，人們環保意識同時增強。電能作為人們日常工作、生活和學習中不可或缺的能源，電廠建設中應遵循可持續發展戰略，推行綠色設計，引進先進發電技術和設備，降低二氧化碳等溫室氣體排放，對二氧化碳等回收利用，提升能源利用效率，推動我國經濟的健康持續發展。