火電廠鍋爐汽輪機系統節能環保實踐問題與建議

饒一峰

摘要：文章基于對火電廠發電系統的簡單介紹，分析火電廠鍋爐汽輪系統運行管理中存在的節能環保問題，提出了相應的節能環保策略，以供參考。

關鍵詞：火電廠鍋爐汽輪機;節能環保;問題;優化措施

1、引言

我國是一個人口眾多的國家，尤其近年來在經濟飛速發展的同時，整個社會對于電能的需求在快速增長，同時也增加了對各類能源和資源的消耗量。而在我國長期以粗放式經濟發展模式發展經濟的過程中，也不可避免造成了環境污染以及嚴重能源損耗等問題。因此，近年來我國提出了發展低碳經濟的可持續發展戰略，對于環保和能耗問題不斷重視。對于火電廠來說，在擴大規模來滿足人們不斷增加的用電需求的同時，由于其自身屬于高能耗與高污染的行業類型，國家相關部門也針對火電廠提出了更為嚴格的節能環保要求。尤其是針對火電廠中能耗比較高的鍋爐汽輪機系統，更是要分析其運行中的發電節能環保問題對其進行改進優化。

2、火電廠發電系統相關概述

在火電廠中，鍋爐、汽輪機和發電機屬于三大主機，其中的鍋爐是燃料燃燒的主要部位，也是將熱料的化學能轉換為熱能的重要環節。汽輪機則是利用鍋爐燃燒產生的熱量加熱水變位水蒸汽，推動汽輪機運轉，將熱能轉換為機械能。發電機則是利用上述機械能帶動發電機運轉，將機械能轉換為電能，最后實現并網發電，供廣大居民和工農業生產所用。由于整個火電廠發電系統結構復雜且比較龐大，主要通過分散控制系統和廠級監控系統開展信息化管理工作，控制發電過程中的朗肯能量循環過程，利用給水回熱以及蒸汽再熱系統，實現發電工作效率的提升。但是在上述過程中，由于鍋爐燃燒所用燃料通常為煤炭等一次燃料，經過燃燒之后會產生二氧化硫、二氧化碳和廢渣等廢棄物，同時還會引發冷卻塔高溫排放問題，不僅對環境造成污染，而且還會造成能源浪費問題，因此要基于節能環保要求對鍋爐汽輪機系統加以優化控制。

3、鍋爐汽輪機系統發電節能環保實踐問題

3.1二氧化硫排放問題

煤炭作為火電廠中的主要發電原料，由于其中含有大量的硫元素，且伴隨著煤炭的燃燒，硫元素會經過反應生成二氧化硫氣體。而二氧化硫氣體不僅有毒，且如果沒有經過處理而直接排放到大氣中，容易加劇酸雨危害，造成生態環境惡化，加劇金屬腐蝕等，還會在受到太陽輻射催化下產生其他有毒有害的污染物質。由此可見，二氧化硫排放問題，對土地、水資源、植物等生態環境穩定性造成嚴重破壞。

3.2二氧化碳排放問題

二氧化碳是造成溫室效應的源頭和主要因素，可以占到溫室效應貢獻中的3/5左右，近年來大氣中的二氧化碳濃度在不斷提高，增加速度不斷加快，使得過去一百年的全球平均地面溫度提升了0.3～0.6℃。我國是世界上二氧化碳排放的主要國家之一，其中由于燃煤火電廠排放的二氧化碳占到總排放量的1/10以上，這主要由于鍋爐汽輪機運行中燃燒煤炭資源時也會釋放出大量的二氧化碳氣體，而且隨著目前整個社會用電需求的增加，火電廠中的煤炭資源燃燒需求量和消耗量也同步快速增長。而大量二氧化碳氣體未經處理排放到大氣中，則會加劇大氣溫度升高，造成全球變暖問題，造成冰川融合和海平面升高，引發山體滑坡等自然災害，給地球環境造成嚴重破壞。

3.3廢煙氣和廢渣排放問題

在鍋爐汽輪機系統中燃燒煤炭的過程中，會產生大量的廢煙氣，這些廢煙氣中含有大量的二氧化硫和二氧化碳氣體，不僅會加劇火電廠相關設備的腐蝕問題，而且由于此類煙氣的溫度較高，在排放的同時也會帶走大量的熱量，造成熱能的浪費以及火電廠熱效率和發電效率的降低，造成資源浪費等問題。由于此問題，更是增加了煤炭資源的消耗量，使得此問題成為惡性循環。此外，在煤炭燃燒之后還會生成廢渣，這些廢棄物的隨意排放也會污染環境。而粉塵和灰塵等飄入空氣中，還會造成對大氣環境的污染，增加空氣中的含灰量。

3.4冷卻塔排放的高溫問題

在鍋爐汽輪機系統中開展熱力循環的過程中，對于高溫和低溫的熱源都有所需求，但是由于鍋爐汽輪機的末級葉片較小，在運行中會產生大量的熱量被排放到大氣中造成熱量損失，通常此損失可以達到一半以上，這也會進一步加大煤炭資源消耗而造成資源浪費問題，造成電廠熱效率降低的惡性循環。為了滿足更多發電需求，就需要增加煤炭燃燒量，但是也會增加有害氣體量，造成更大的污染。

4、火電廠鍋爐汽輪機系統節能環保的優化舉措

4.1安裝脫硫裝置

雖然安裝脫硫裝置的 成本較高，但是通過強制性的措施安裝脫硫裝置，從長遠來看有助于減少二氧化硫的排放量。目前火電廠中常用廢煙氣的脫硫裝置以及循環樣式的脫硫裝置，雖然無法做到百分百將硫元素去除，但是已經大大減少二氧化硫的排放。

4.2二氧化碳排放的處理措施

為了減少鍋爐汽輪機系統運行中排放的二氧化碳量，提升煤炭燃料的能源利用率，促進二氧化碳的循環使用，降低對環境造成的污染，可以采取超臨界技術以及循環流化床技術、熱電聯產技術等，以及使用含碳量較低的燃料取代傳統的煤炭燃料。還可以通過燃料電池的應用，突破卡諾定律的限制，減少二氧化碳排放量。但是目前要重點研究相關技術，提升碳氧燃料電池的發電效率等。

4.3降低廢煙氣中的排放溫度

對電廠鍋爐進行脫硫改造的同時，不僅可以降低廢煙氣中的二氧化硫濃度，減少二氧化硫對設備造成的腐蝕危害，而且也有利于廢煙氣溫度的降低，進而可以實現機組熱效率的提升，不僅節約能源，而且減少排放。

4.4降低鍋爐汽輪機的冷卻凝固溫度

想要降低汽輪機系統運行中的冷卻凝固溫度，就需要對系統運行中產生的熱量進行充分和高效利用，避免將這些熱量隨意排放到大氣中造成浪費。因此可以在其他工業領域中充分利用凝汽熱量，比如通過熱電廠的方式以及將現有電廠改造為背壓式熱電廠等方式來充分利用冷凝熱量并減少二氧化碳等氣體排放。

此外，還可以回收利用二氧化碳氣體用于其他行業的工業生產中，并且綜合利用廢渣來制作建筑材料等。

5、結語

鍋爐汽輪機是火電廠中的主要能耗部位，不僅消耗大量的煤炭資源用于產生熱量，推動汽輪機和發電機運轉，而且還會釋放大量含有二氧化碳、二氧化硫以及熱量的廢煙氣，還有廢渣等，對環境造成不同程度的污染與破壞。因此，要從脫硫裝置安裝、二氧化碳排放處理、廢煙氣中排放溫度控制以及冷卻凝固溫度的降低與回收利用等方面，減少能源浪費和消耗，降低污染物排放量，有效保護環境。

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