電廠鍋爐汽輪機系統的綠色設計研究

摘 要：傳統發電模式會對環境造成污染，很難適應新時期電廠建設的標準和需求，因此，有必要對電廠鍋爐汽輪機系統進行綠色設計。文章堅持綠色可持續發展理念，遵循電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計原則，圍繞設計途徑進行分析，通過先進的設備和技術支持，減少溫室氣體排放，提升電力能源利用效率，增加電廠經濟效益。

關鍵詞：電廠鍋爐;汽輪機系統;綠色設計

社會經濟的快速發展使得人們的環保意識逐漸加強，對于環境污染問題的關注度也得到了提升。電廠鍋爐汽輪機系統通過綠色設計節約電能消耗量，可以達到綠色環保目標，積極響應可持續發展戰略，發展綠色經濟，進而提高對能源的回收和利用效率，減少對環境的危害，促進電力行業的可持續、健康發展。

1 ? ?綠色設計原則

1.1 ?環保原則

電廠鍋爐汽機輪工作過程中會向外界環境排放大量的有害氣體，產生一系列環境問題，影響空氣質量。因此，電廠鍋爐汽機輪的綠色設計需要遵循環保原則，實現能源的可持續利用，確保生產工作和環境的相互協調。同時也要使用先進的節能技術將環保問題、生態問題完成歸集，針對性地解決電廠鍋爐汽機輪有害氣體排放問題和能耗問題。

1.2 ?合理性原則

雖然電廠鍋爐汽機輪的工作效率能滿足現代化社會發展的需要，但其對資源的消耗率也隨之提升。因此，電廠鍋爐汽機輪的綠色設計需要契合資源和經濟可持續發展原則，節約運行成本，優化使用性能。

2 ? ?脫硫工作

傳統鍋爐汽輪機中的燃料大多數是煤炭，含硫量較高，會排放較多SO2，形成酸雨，對環境和人們的健康造成影響。電廠脫硫部分對于環境保護十分重要，雖然成本高，但符合可持續發展理念。因此，電廠必須利用設備對材料進行脫硫處理，現代的新建電廠需要加設脫硫裝置。目前常見的脫硫工藝包含煙氣脫硫和循環流化床脫硫，效率為60%，可以極大地減少燃料中的硫離子。此外，在燃料脫硫過程中，建議將碳含量較高的燃料替換為無碳或含碳量較低的燃料，如天然氣等，進而降低CO2的平均排放量。

3 ? ?溫度管理

3.1 ?降低鍋爐的排煙溫度

在對電廠鍋爐完成脫硫處理后，排出的氣體中SO2的濃度會顯著下降，這會降低對于電力設備的低溫腐蝕。降低煙氣排放溫度，將溫度控制在60～70 ℃，能夠提升電廠鍋爐機組5%的熱效率，對降低溫室氣體排放量、節約能源意義重大。此外，可以對電廠鍋爐和汽輪機系統進行改造，使其在運行時，避免浪費大量熱量，緩解電廠熱動系統能源的浪費問題。

3.2 ?降低汽輪機的冷凝溫度

熱力循環無法減少電廠鍋爐汽機輪的冷凝溫度，因此有必要充分運用凝氣熱量，并將其拓展至其他領域，進而有效降低汽輪器的冷凝溫度。電廠鍋爐汽機輪可以與熱電廠聯合，將電廠調整為背壓式熱電廠，充分利用冷凝熱量，響應綠色節能號召。其中，對于大型熱電機組需要完成綜合布置，與用電企業合作，進行整體的綠色節能統籌設計。

4 ? ?CO2處理過程

一般情況下，電廠燃料消耗量越大，CO2的排放量越高，二者成正比。因此，減少CO2排放的根本途徑是提升能源的使用率，減少煤炭的消耗量。減少CO2排放量的工藝包含循環流化床技術、超臨界技術、熱電聯產技術等。

新時期對CO2的處理技術包含3種形式：（1）將CO2存儲至海洋、地下含水層、廢油氣井中。其中，CO2存儲潛力分別是2×108億噸、1 250億噸、870億噸。（2）將CO2存儲至廢油氣井中會使CO2溶于油脂，進而降低石油黏度，大大提升采油效率。（3）將CO2存儲至海洋，需要借助高效的燃油蒸汽組合循環發電系統，減少燃燒過程中CO2的排放溫度，將其壓縮到深海底部的油氣田內[1]。將CO2存儲至地下含水層，不會對地下水造成污染，但會對巖石和地下水的pH造成影響，該技術正逐漸得到優化。分析發現，最適合對CO2進行處理的方式是將其存入海洋，在水下約500 m的深度，水溫為10 ℃，CO2會變成液態，在化工工業中能夠被制成水楊酸、尿素、碳酸鹽等材料，進而降低CO2對大氣環境的影響。

5 ? ?CO2回收過程

電廠鍋爐汽機輪中CO2的大量排放會導致全球變暖問題加劇，使CO2資源被大量浪費。因此，有必要加強對CO2排放量的控制，對其進行科學的回收、利用，實現資源再利用。當前，在電廠鍋爐汽機輪綠色設計中，常見的CO2排放技術是煙氣余熱回收工藝，此技術能夠借助換熱器對煙氣中多余的熱量進行回收再利用，通過增加鍋爐尾部的受熱面，優化CO2的換熱效率，進而減少煙氣溫度，達到節能減排的目標[2]。

對于電廠發電而言，煙氣排放量較大，CO2濃度高，且煙氣脫碳成本高，回收難度較大。當前，常見的CO2吸收方式包含膜分離技術、分子篩吸附技術、化學吸收技術、浮石吸附技術、冷凍分級分離技術等。此外，雖然電廠廢氣中的CO2濃度較高，但具有極高的二次利用價值。我國部分電廠已經嘗試將排放的CO2用于甲烷、甲醇的合成;日本科學家經過實驗研究發現，海洋生物具備較大的CO2吸收潛力，能提升能源的利用率，降低CO2排放量。

6 ? ?結語

綜上所述，對電廠鍋爐汽輪機系統進行綠色設計是現代化社會的發展趨勢。為了緩解國家能源緊張問題，需要大力發展綠色經濟、節能經濟、環保經濟，加強對電廠鍋爐汽輪機系統的綠色設計，優化CO2排放和回收流程，做好脫硫工作，提升鍋爐汽輪機的能源利用率，提升電廠運行效率。

[參考文獻]

[1]劉揚.發電廠熱動運行系統節能優化與減排設計[J].科技風，2018（35）：161-162.

[2]徐寧.燃煤電廠鍋爐和汽輪機以及輔機部分的節能技術[J].科技創新導報，2018（34）：22，24.

作者簡介：張慧全（1993— ），男，漢族，浙江東陽人，助理工程師，學士;研究方向：熱電廠鍋爐汽機、供熱等。