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。