鍋爐安全運行與節能減排

榮豐吉

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

關鍵詞：鍋爐安全? 節能減排? 生命周期

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

鍋爐設備的危險性較大，是確保國民經濟發展的關鍵基礎設備，近年來，鍋爐設備設計制造取得了極大的技術發展，實現更大容量的持續發展。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技術未取得實質性突破，隨著環境污染問題加劇，使得國家對火電廠等領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，對鍋爐的燃燒進行優化控制是關鍵。必須從鍋爐生命周期入手對其高效運行及節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，導致安全事故時有發生，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落后，以往設計選型技術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構優化設計方式，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，材料科學等多學科內容，其運行設計機制復雜，鍋爐的安全高效運行涉及多方面因素。傳統單一的學科研究難以應對復雜環境下的鍋爐運行要求，由于材料耦合造成鍋爐失效技術難題[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，獲取原材料基礎上，利用生產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，表明鍋爐節能效果較差。將原材料應用到生產中形成最終產品是制造過程，制造效率是決定鍋爐運行效率的重要指標。

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

2? 鍋爐安全高效運行設計

高效應用材料是電站鍋爐設計中獲得高效安全的核心，在鍋爐造型設計中選取耐熱鋼材，利用鍋爐造型設計實現鍋爐安全高效運行。優化爐膛結構設計可以削弱爐膛出口參與旋轉獲得，可以改善爐膛的腐蝕現象，避免過熱器發生爆炸事故。應用高粉煤燃燒器安全性保障燃料燃燒效率，電站鍋爐設計技術大范圍應用，通過設計優化保障全生命周期電站鍋爐安全高效運行。

煤質材料在火力發電中容易變質，如果將燃煤工業鍋爐置于水循環穩定性差的環境中不利于擴大鍋爐容量，在新設計工業鍋爐結構中明確設計方法，29-140MW系列鍋爐是工業生產中使用較多的設備，打破了國外技術壟斷，使燃煤工業得到高效運行。燃油氣工業鍋爐設計核心是燃油氣燃燒器，我國燃燒器技術匱乏無法完成對鍋爐的檢測，近年來相關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備，能檢測燃燒器的燃燒效率，填補了我國技術缺口[2]。

預熱鍋爐是工業發電中常用的鍋爐，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，隨著國家對科技發展的重視支持，對余熱鍋爐的研究取得了較大的進步。設計思路基于突擴形煙風通道導流裝置設計，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? 鍋爐節能減排技術應用

鍋爐節能煙氣冷卻技術應用于提升冷卻器系統中，處理鍋爐排煙溫度與余熱，明顯增強機組熱循環效率，煙氣余熱應用等裝置常用煙氣冷卻器，為在低溫環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，煙氣經過吸收部分熱量提高水溫。

煙氣冷卻器通過加熱工質水實現回收煙氣余熱，對冷凝水進行加熱，提升汽輪機的發電性能，加熱脫硫后的低溫煙氣可以得到應用，有效去除煙囪中煙羽情況。集中供熱中能應用加熱網水，可以作為熱力來源應用到暖風器中，將冷卻設備應用在靜電除塵后，提高除塵器的工作效率。

我國相關法規規定氮氧化物排放量，對SO2等物質排放量有嚴格的控制，我國使用燃煤機組要想符合國家標準，必須加大監管措施的投入。煙氣排放控制要對現役發電機組改造，煙氣排放量降至20mg/m3，排放標準? ? ? 30mg/m3要求可以通過利用煙氣調制技術滿足，排放標準20mg/m3可以通過電極式除塵冷卻技術滿足。

4? 鍋爐安全高效運行與技能減排技術方向

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。隨著國內發電事業的蓬勃發展，鍋爐制造領域處于世界領先地位，不斷開展高等級參數鍋爐的研發制造，最新研制的鍋爐主蒸汽參數達到700℃，制約參數提高的重要條件是材料，如全部采用進口材料會導致成本提高，應組織專家圍繞材料研發進行深入研究，研發能夠承受高溫的優質材料，盡量降低材料制造成本。

鍋爐的設計參數決定鍋爐的運行效率，高參數超臨界等類型鍋爐投入到研發運營中，有效提升了鍋爐運行效率。國內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，設計人員應持續優化鍋爐設計，重點研究鍋爐受熱面布置調整等，減少燃燒污染物生成數量，如通過燃燒器性能優化，實現減少NO2等污染物的排放。降低鍋爐大渣中的碳含量損失[3]。

電站鍋爐能源供應基本以煤炭等化石能源為主，能源的礦物質性能造成入爐燃燒產生大量硫化物等污染氣體，燃燒產生的煙氣帶走大量余熱，應重點研發爐內降低污染物排放的燃燒技術。目前國內鍋爐尾部換熱器經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，為更好實現煙氣利用，可以借鑒余熱鍋爐設計理念，有效加大換熱面積。低溫省煤器改成為煙氣深度冷區的有效措施。

近年來，我國發電廠完成脫硫脫硝改造工作，為適應更高的減排目標，進行燃燒器結構深入研發，實現高效燃燒。如近年來研究的分層燃燒技術是從物理上實現燃料的逐級燃燒，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能減排改造的有措施。

5? 結語

鍋爐運行期間通過優化鍋爐結構，調整鍋爐參數等方式對鍋爐進行改造，能夠增強鍋爐節能減排效果，電廠可以在分析影響鍋爐運行效率因素的基礎上，利用先進技術解決現有問題。降低鍋爐運行成本，提高經濟效益，鍋爐在高參數研發同時，應持續開展對現有設備結構深度研發，提升鍋爐運行安全，促進鍋爐運行節能減排。受制于材料工藝限制，應重點關注鍋爐設計優化，受熱面改造，保護鍋爐長時間高效穩定運行，達到節能減排的目標。

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能減排探討[J].科技創新與應用，2017（1）：159.

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

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