火電廠鍋爐汽輪機系統的節能環保問題及措施

劉 楠 邢海鵬

國能河北龍山發電有限責任公司，河北 邯鄲 056400

0 引言

鍋爐汽輪機，在火電廠生產中扮演著十分重要的角色，是其中必不可少的元素。作為一種先進的裝備，它還可以進行高效的能量轉化。但在鍋爐汽輪機正常的運作過程中，會消耗大量的能源，加大環境的負擔。近年來，政府發布許多報告，對二氧化碳排放提出一定的標準，尤其是對火電企業的要求更為嚴格。相關的火電廠需要配合政府工作，控制生產中的能源耗費，減少污染物的排放，最終減少環境污染。這種生產不僅對環保工作和總體的可持續發展有利，還可以提高企業內部的資源利用率，節約成本，提高經濟效益。

1 火電廠發電系統基本概況

火電廠的發電系統存在整體的能量循環流程，該流程主要包括3 個主設備：鍋爐、汽輪機、發電機。火電廠發電時，主要進行能量的轉換，工作原理也十分明確，是將燃料燃燒的化學能通過發電過程轉變成電能投入使用。整個過程中的能量循環，又被稱作朗肯循環。在整個發電過程中，為了提高其工作效率，需要在生產作業的過程中充分利用好兩個系統，一是給水回熱系統，二是蒸汽再熱系統，通過系統間的協調配合來高效發電。由于火電機組本身存在發電容量不同的問題，在進行熱力系統選擇時也需要進行區分。機組本身需要進行適時的控制，這也是通過系統來完成的。鍋爐汽輪機的機組擁有獨特的控制系統，采用信息化的管理手段，需要分散控制管理和廠級監控系統共同來調控。

2 火電廠鍋爐汽輪機系統的節能環保問題

2.1 二氧化硫氣體排放

火電廠的鍋爐汽輪機，在正常運作的過程中，會大量消耗能源。在諸多能源中，需求量最大的便是煤炭。煤炭中存在的少量硫元素，會導致火電生產消耗煤炭的過程中，通過一系列化學反應，產生大量的二氧化硫。二氧化硫會對空氣質量和生態環境造成極大的破壞。在這一過程中所釋放的二氧化硫一旦開始累積，便會對環境造成難以想象的破壞。當生產時不對二氧化硫排放加以控制，便會使這些有害氣體穿過云層，進入平流層和高層大氣，進而導致酸雨的產生。酸雨對環境本身危害性就很大，同時還具有較強的腐蝕性，會對建筑物產生較大的影響，嚴重時會直接腐蝕建筑物表面，進而出現許多的安全隱患。除了建筑物，酸雨還會對農作物腐蝕，導致農田生態系統出現不穩定的現象。當酸雨接觸到地下水和土壤，會導致土壤肥力下降，水質不斷惡化，生態持續變差的現象。

2.2 二氧化碳氣體排放

在火電廠鍋爐汽輪機利用自身系統發電的過程中，需要大量使用煤炭資源。而燃燒煤炭資源除了會產生有害的二氧化硫，還會產生二氧化碳氣體。二氧化碳最大的危害是加強溫室效應，造成全球氣候持續變暖，而氣候變暖進一步會導致更多環境問題。首先，隨著全球大面積溫度的升高，極地和寒冷地區的冰川開始不斷融化，地表水增多，使得海平面不斷升高，給一些沿海、海拔較低的地區產生諸多的不利影響。當下提倡早日實現碳中和，而目前的發展形勢卻不容樂觀。

2.3 鍋爐的熱效率較低

自從工業革命以來，各種先進的機械設備相繼問世，并不斷發展，給人們的生產生活帶來諸多裨益。但隨著工業化進程的加快，人們對能源的消耗越來越高，這一行為也使得能源的價格不斷飆升。在火電廠的運行過程中，鍋爐汽輪機是一種十分重要的設備，在運行管理和技能上需要具備較高的水準。但在目前的市場上，大多數鍋爐汽輪機都是小容量形式的，只有少數汽輪機容量較大。這些小容量的汽輪機存在著諸多的弊端，最為重要的一點便是它難以讓鍋爐中的燃料完全燃燒，降低了汽輪機的熱效率。隨著熱效率的降低，排煙的溫度也會升高，進一步加大汽輪機內部的熱量損失。大容量的汽輪機雖然在容量上更有優勢，看起來更容易充分燃燒，但它在運行的過程中因為種種原因往往處于一種低負荷的狀態，同樣難以充分燃燒，進而導致大量的能源浪費。

2.4 鍋爐運行的自動化水平較差

近年來，科學技術的飛速發展，為各行各業的發展帶來了諸多便利。在火電廠鍋爐汽輪機發電的過程中，也應用到了各類技術，尤其是自動化技術，給火電廠的生產帶來了諸多機遇。但是在目前的市場生產過程中，自控裝置還沒有得到很好的使用，許多鍋爐汽輪機在正常運行時，也沒有規范地配備檢測表，對自動化技術難以進行規范高效的利用。這一狀況會直接導致相關工作人員難以對生產發電過程中的各類數據進行精準把握，難以對其中出現的問題進行及時整改，整個運行過程被束縛，難以高效完成工作，最終導致大量資源能源被浪費。在相關操作人員工作時，更多地依靠手動操作，對自動化技術依賴程度較低，大幅降低汽輪機的運轉效率。

2.5 廢渣和廢煙氣排放問題嚴重

在汽輪機系統正常運轉的過程中，大量燃燒煤炭，還會產生許多廢渣和廢煙氣。如果不對產生的廢渣進行及時高效的處理，會大大降低汽輪機的運行效率，進而消耗更多的熱量，對煤炭資源的需求量會越來越大，最終形成一個惡性循環。同時，廢渣本身會引起大量灰塵的聚集，嚴重影響周邊的生態環境和居民的出行。

除此以外，系統運行過程中產生的一些廢煙氣中也存在著大量的二氧化硫氣體，在排放過程中溫度不斷升高，使得二氧化硫更容易對火電設備產生腐蝕作用。這種在高溫狀態下大量排放廢煙氣的行為，不僅會大大降低資源的利用效率，還會加大煤炭的使用量，同樣形成了惡性循環。

3 火電廠鍋爐汽輪機系統的節能環保措施

3.1 提高火電廠人員的節能環保意識

針對節能環保的問題和可持續發展的戰略，火電廠相關工作人員和管理者都需要予以高度重視，培養并鞏固自身的節能意識，不能一味追求經濟效益而不顧及對環境的危害。相關領導人員需要將節能環保寫入企業的規章制度，將其作為一種常態化的工作，讓工作人員予以高度重視。同時，在日常工作中，也要加強節能環保專題活動和報告會的召開，積極引進節能環保的技術型人員，并對老員工進行專業培訓，加大對節能環保的資金投入和設施引進等。

3.2 改進汽輪機的結構

為了更好地節能環保，減少對煤炭資源的利用和危險廢物的排放，需要對生產設備進行結構和功能上的改造，其中結構上的改造更加切實可行。首先可以考慮對鍋爐設備進行改造。鍋爐設備上面存在爐拱結構，可以先改造其大小和基本的形狀構成，在改造的過程中需要不斷增加其內部的容納空間，盡可能地減少煤炭資源的遺漏現象，在一定程度上減少對煤炭資源的浪費，同時還可以有效減少配風不合理等現象，最終減少運行過程中的能源耗費。除了尺寸和形狀方面，還需要加強對其中保溫材料的高效使用，增強其保溫效果，更好地儲存熱量。除此以外，也可以改造高壓缸和低壓缸的結構，高壓缸需要減少阻力，低壓缸需要提高效率，通過對這兩個部件的改造，可以減少能源耗費。

3.3 有效減少二氧化碳排放

在生產和發電的過程中，鍋爐汽輪機會燃燒煤炭，釋放大量的二氧化碳，進而加重環境污染和生態破壞。在碳中和的發展目標下，需要減少二氧化碳的排放，最為重要的便是提高煤炭的利用效率，在發電和生產效率一致的情況下，盡可能少地依賴煤炭資源。在相關的制造企業，可以把直接利用煤炭轉變成利用燃料電池完成，或者對鍋爐設備的基本功能進行改善等。除此以外，還需要注重對資源的循環使用。在實現碳中和這一過程中，除了需要提高資源利用效率，還需要優化電源，建造全新的電力系統。

3.4 高效研究利用脫硫技術

在煤炭燃燒過程中，除了會產生二氧化碳，還會伴隨大量的二氧化硫。二氧化硫本身又會產生更為嚴重的環境污染問題，因此需要加以嚴格控制，以達到節能環保的目的。處理這一問題，需要研究利用脫硫技術，但這一技術目前還存在著諸多的局限性，如成本高、穩定性差，需要加以改善。可以利用炭基材料的良好吸附性完成對硫化物的提取。通過脫硫處理，可以實現對煙氣中二氧化硫的高效處理和回收。除此以外，可以在鍋爐旁邊增設脫硫的裝置，減少二氧化碳排放量，同時間接控制二氧化硫的排放量。在脫硫技術的支撐下，可以減少煤炭的使用量，減少氣體排放，形成一個良性循環，為節能環保做出巨大貢獻。

3.5 提高專業人員的職業素養和對技術的應用能力

為了讓汽輪機系統更加節能環保，需要配備更專業和負責的工作和管理人員對整個發電和生產過程進行高效管控。對現有的工作人員，需要進行更加專業的培訓，提高工作人員的職業素養和專業能力，改善工作中存在的各種弊端。可以引進更多的高端技術人才和管理人才，充分利用當下的自動化技術進行生產和發電，并建立更完善的獎懲體系和監督體系，提高工作和管理人員的工作效率。提高相關管理者的責任意識，規范流程細節。管理工作意義重大，對整個生產經營過程起著十分重要的調控指導作用，需要管理者具有較高的責任意識和專業素養，同時需要其在每個環節中保持謹慎和細致，處理好每個細節中可能出現的問題。同時，在管理過程中，需要管理者時刻關注管理過程的質量和實際效果，降低整個過程中的污染物排放等。管理者應深入學習各項自動化技術的工作流程，總結以往工作中的問題，在工作中規范每個細節的操作流程。

4 結語

在新時代，火電廠作為生產和發電的重要單位，通過鍋爐汽輪機進行生產和發電，但在這一過程中需要消耗大量的煤炭資源，進而釋放大量的二氧化碳和二氧化硫等氣體，對環境造成較嚴重的破壞。除此以外，設備本身與自動化技術聯系不夠緊密、熱效率較低等問題也加劇了這一過程對環境的污染。在當下提倡節能環保和可持續發展的背景下，為了更好地開展綠色生產，需要對汽輪機系統生產發電進行改善。首先，相關人員需要提高思想認識，開展一系列節能環保的活動。其次，需要對汽輪機結構進行改造，充分利用自動化技術。再次，需要引進節能技術，對二氧化硫、二氧化碳的排放進行有效控制。最后，需要提高工作人員和管理者的職業素養。