火電廠鍋爐汽輪機系統節能環保的問題及措施探索

秦巖

【摘 要】伴隨著社會的持續性發展，環境污染問題越發嚴重，環境保護工作的重要性不斷提高，這也要求在各個領域中都高度重視環境保護相關內容。火電廠屬于能源生產的重要企業之一，同時也是能源消耗、污染物生產量較大的企業。對此，為了更好的提高能源效益，本文以660MW機組為例，詳細分析火電廠鍋爐汽輪機系統節能環保的問題及措施，希望可以為相關工作提供理論性幫助。

【關鍵詞】火電廠；鍋爐汽輪機系統；節能環保；問題及措施

中圖分類號： TM621.2 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）16-0221-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.102

【Abstract】along with the continuous development of society，the increasingly serious environmental pollution， increasing the importance of environmental protection work，it also requires attaches great importance to environmental protection in every field of related content.Thermal power plant is one of the important enterprises in energy production， and it is also an enterprise with a large amount of energy consumption and pollutant production.To this，in order to better improve the energy efficiency，this paper takes 660 mw unit as an example，detailed analysis of power plant boiler steam turbine system of energy conservation and environmental protection problems and measures，hoping to provide theoretical help for the relevant work.

【Key words】Thermal power plant；Boiler steam turbine system；Energy conservation and environmental protection； Problems and measures

0 引言

環境屬于人類生存的基本前提，一旦離開大環境人類將很難生存。伴隨著社會的持續性發展以及生產力的提高，人們對于自然資源的開采程度不斷提高，這也直接導致環境破壞問題越發嚴重。近些年全年變暖、酸雨、水污染等問題越發普遍和嚴重，這也間接影響到了社會的持續性發展。對此，探討火電廠鍋爐汽輪機系統節能環保的問題及措施對于推動社會持續性發展有著顯著價值。

1 火電廠鍋爐汽輪機系統的環境保護問題

我國之前的火電廠鍋爐汽輪機系統當中普遍存在節能環保的問題，其主要的污染物是以廢煙氣、二氧化碳、二氧化硫、廢渣、火電廠冷卻塔的高溫排放等為主，這一些問題會嚴重影響環境，同時還會形成大量的資源與能源浪費[1]。

1.1 二氧化硫排放

我國在能源消耗方面主要是以煤炭為主，煤炭當中約有85%是用于燃燒提取，近些年我國火電廠每年用煤已經超過了十億噸，同時煤炭平均的含硫量約為1%，我國在二氧化硫方面的排放約為2500萬噸，其中電廠的排放占比約為30%。由此可見，火電廠的二氧化硫排放問題非常嚴重。因為二氧化硫屬于腐蝕性的氣體，會嚴重影響人們身體健康、動植物的生長以及生態環境問題，同時二氧化硫會導致酸雨等現象的發生，在酸雨樓道地面之后會導致水質不斷下降，土壤不斷變化、深林與作物發生枯萎、魚類等動物死亡，同時還會嚴重腐蝕建筑物與金屬物質[2]。在二氧化硫大量排放到大氣之后會在日光催化之下和煙塵相結合并形成酸霧，其毒性作用相對于二氧化硫而言要高出十多倍，國際上最為典型的案例便是1952年時因為硫酸煙霧而導致死亡的人數超過千人。

1.2 二氧化碳排放

近些年環境變化問題非常嚴重，其中最為突出的便是全球變暖的問題，全球變暖最為主要的原因便是大氣當中的二氧化碳含量過高，溫室氣體中二氧化碳對于溫室效應的推動作用占比超過了60%，近些年二氧化碳的濃度仍然處于持續上升階段，部分城市地區的大氣中二氧化碳濃度甚至超過了400ppmV，增長率超過1%，全球的二氧化碳總排放量已經超過了200多億噸，這也數據導致過去100年地球地面溫度上升接近1℃[3]。我國在二氧化碳排放方面的也具備許多的問題，在世界排行中占據第二，其中關于煤炭燃燒的發電站二氧化碳排放總量占比約為12%。因為全球變暖而導致的雪山融化、南極冰川減少、大洋海平面不斷上升等問題越發嚴重。假設仍然加重二氧化碳排放那么預計在2050年時海平面會平均上升約半米，從而直接影響海水并進入到火山巖導致山體滑坡，同時約有90%的火山會噴發，從而為地球環境形成嚴重的影響。

1.3 煙氣與廢渣排放

因為燃燒高硫煤的現象，煙氣當中會含有大量的三氧化硫，酸露點的溫度會超過140℃，為了預防設備發生腐蝕的問題，會采用比較高的煙氣排放溫度。當前我國發電廠的鍋爐煙氣排放溫度平均在110至160℃，工業中的鍋爐溫度還會更高[4]。也正是因為煙氣的高溫度排放，會導致發電站的熱效率顯著下降，從而促使電廠鍋爐為大氣排放的總熱量超過熱損失的12%，這也就相當于每年損失約6000萬噸煤炭，而這一些燃料的燃燒會多排放出近1億噸的二氧化碳，由此可見這一惡性循環的危害性非常嚴重。另外，煤炭當中的含灰量最高可以達到50%，火電廠在運行過程中也會形成大量的灰渣，而這一些灰渣的不妥善處理會形成嚴重的灰塵，當前我國幾乎所有火電廠周邊建筑、農地等都覆蓋了一定的灰塵，這也是對環境形成嚴重破壞的主要原因。

2 火電廠鍋爐汽輪機系統節能環保措施

2.1 加強脫硫工藝

燃煤鍋爐中脫硫工藝對于環境維護的作用非常明顯，雖然當前在脫硫方面的成本比較高，同時在技術穩定性方面也比較差，但是我們仍然需要加強這一方面的研究。當前關于脫硫的工藝主要有碳基材料的處理方式、臭氧氧化處理方式、電子束處理方式以及金屬螯處理方式，以碳基材料處理方式為例，其主要是借助碳基材料所具備的吸附特性實現對硫化物的提煉，這一工藝是由德國開發，其能夠實現對煙氣中二氧化硫的回收，能夠實現較為突出的環保與低能低耗特性。另外，對于火電廠的鍋爐實行脫硫裝置安裝的過程中，也能夠有效的降低二氧化碳的排放量，這樣便可以有效的控制廢煙氣當中二氧化硫的含量，促使鍋爐設備的腐蝕問題得到解決，同時降低火電廠鍋爐中廢煙氣排放時的溫度，提升活路運行熱效率，并減少煤炭資源的投入量，有效的節省了能源的損耗，降低有害氣體的排放量，具備較為突出的節能環保特性。對此，在今后，伴隨著技術的不斷發展，仍然需要不斷的加強關于脫硫技術的研究，尤其是脫硫脫硝一體化技術的研究，并完善市場規范，嚴格落實相應流程與操作的規范性，從而保障煙氣排放效益。

2.2 二氧化碳減排工藝

二氧化碳的排放量和燃燒材料的消耗量有正相關的關系，所以適當減少二氧化碳的排放量是有效的提升能源利用價值的關鍵，同時也是減少煤炭消耗量的重要途徑。對于二氧化碳的減排措施而言， 其主要涉及到改善機組運行效率，應用超臨界技術、循環流化床技術、熱電聯產技術以及關停小機組等多種途徑。燃料的脫碳工藝中可以將含碳量比較少或無炭的燃料進行替代，例如應用天然氣，促使每單位的能源消耗量得到控制。當前，碳氧燃料的電池發電效率仍然存在一定的缺陷，同時和鍋爐汽輪機相結合的應用在國內、外仍然存在技術普遍方面的難題，所以在今后仍然需要進一步的研究探索。

2.3 機組灰渣與溫度的綜合性應用

灰渣當中的主要成分是以硅、鋁、鐵、鈣為主，這一些材料均具備一定的應用價值，其中灰渣也能夠直接作為建筑中的建設材料，具備較為突出的經濟價值。在灰渣方面今后仍然需要強化回收利用以及凈化處理方面的研究，最大程度提高灰渣的利用經濟價值與環境保護作用。

在高溫排放方面，因為660MW機組在工作過程中因為需要充足的熱力進行循環，所以想要有效的降低冷卻凝固過程中的溫度，就必須促使整個系統工作中的凝汽熱量得到有效的應用，充分借助高溫熱量的特性，最大程度規避或降低運行中形成熱量損失、溫室氣體增加的多個因素，并為火電廠提供一個能夠實現熱量回收的系統，應用鍋爐汽輪機的冷卻凝固溫度規避資源的浪費。

3 總結

綜上所述，能源屬于國民經濟的重要因素之一，但是我國大多數的電能資源都是借助火電廠完成，火電廠中鍋爐汽輪機在運行過程中會衍生出大量的高溫煙氣并排面向大氣排放，在影響機組運行效率的同時也會形成大量的污染廢氣，這一些廢氣本身對于環境污染的影響非常突出，屬于形成酸雨、溫室效應的主要因素。對此，為了更好的實現持續性發展經濟，火電廠鍋爐汽輪機系統應當在多個方面進行針對性的改進與優化，突出節能環保理念，從而實現火力發電經濟的持續性發展。

【參考文獻】

[1]王政先，郭寶仁.汽輪機深度節能降耗的技術途徑及措施[J].節能技術，2016，34（6）：567-571.

[2]崔靖涵，劉向杰，孔小兵.鍋爐–汽輪機系統的模糊經濟模型預測控制[J].控制理論與應用，2018，14（3）：233-234.

[3]馬有福，楊麗娟，呂俊復.聯合旁通煙道與暖風器的鍋爐煙氣余熱利用系統[J].中國電機工程學報，2017，23（18）：5359-5366.

[4]趙世飛，戈志華，陳浩，等.增設無再熱汽輪機熱電聯產系統節能研究[J].中國電機工程學報，2016，36（23）：6441-6447.