鍋爐節(jié)能減排探討論文

　　摘要：本文主要就鍋爐全生命周期的安全高效運行與節(jié)能減排，展開了相關(guān)的分析與探討，首先就造成鍋爐安全運行事故的原因及技術(shù)突破予以了簡要的概述，然后針對具體的安全高效運行設(shè)計展開深入的研究，其中主要包括電站鍋爐、燃煤工業(yè)鍋爐、燃油燃氣鍋爐、余熱鍋爐等四方面內(nèi)容的設(shè)計工作，結(jié)合本次研究基于運行設(shè)計，提出了煙氣深度冷卻技術(shù)、除塵增效技術(shù)等相關(guān)節(jié)能減排技術(shù)。最終希望借助于本文的分析研究能夠給相關(guān)的設(shè)計人員提供一些可供參考的內(nèi)容。

　　關(guān)鍵詞：鍋爐；全生命周期；安全高效運行；節(jié)能減排

　　鍋爐設(shè)備的危險性較大且能耗較高，同時也是確保國民經(jīng)濟健康發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。近些年來，鍋爐設(shè)備的設(shè)計與制造已經(jīng)取得了極大的技術(shù)發(fā)展與突破，實現(xiàn)了更大容量、更高蒸汽參數(shù)的持續(xù)發(fā)展，然而此過程當中也面臨著諸多的難題，例如高溫耐熱鋼的煉制及設(shè)計等相關(guān)技術(shù)依然還未能夠取得實質(zhì)性的突破，使得鍋爐安全事故頻發(fā)，因此就鍋爐全生命周期的安全高效運行，以及節(jié)能減排工作展開相關(guān)的分析與探討，具有十分重要的作用與價值，據(jù)此下文之中將主要就這一問題展開具體的闡述。

　　一、概述

　　鍋爐具備有高危險性，因此導(dǎo)致的安全事故時有發(fā)生，而造成鍋爐在日常的運行過程當中存在有安全隱患的因素主要有：第一，高溫耐熱鋼的煉制及生產(chǎn)技術(shù)還不能取得新的突破；第二，以前的設(shè)計選型技術(shù)達不到高溫耐熱鋼的實際要求；第三，鍋爐耐熱材料在實際生產(chǎn)與制造時所選用的焊接、彎制以及熱處理等技術(shù)依然無法達到新材料應(yīng)用的需求；第四，不具備有高效的離線檢測、在線監(jiān)測、安全評估方法等；第五，缺少安全有效的鍋爐與燃燒器整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方式。由于鍋爐的安全高效運行牽涉到了動力工程、工程物理、材料科學(xué)、測量控制等多學(xué)科內(nèi)容，因此其具體的運行設(shè)計機制十分復(fù)雜，且難度極高；并且鍋爐的安全高效運行所牽涉的諸多方面因素在過程控制當中，大多會出現(xiàn)互相耦合。因而，傳統(tǒng)以往單一性的學(xué)科研究與運行設(shè)計技術(shù)已經(jīng)難以應(yīng)對在復(fù)雜環(huán)境下運行的鍋爐運行，以及由于材料耦合從而造成的鍋爐失效技術(shù)難題。

　　二、安全高效運行設(shè)計

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　　在電站鍋爐的設(shè)計過程當中，安全高效的設(shè)計其核心即為對所選材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的高效應(yīng)用，在本次研究當中運用高溫耐熱鋼非均勻成核蠕變壽命預(yù)測法，給予鍋爐廠家與發(fā)電廠家的高溫耐熱鋼型號選取作出了明確的依據(jù)判定，由鍋爐的選型設(shè)計過程中保障了對耐熱鋼材的準確選取，進而再通過對鍋爐選型的合理設(shè)計來確保實現(xiàn)安全高效的運行。通過對削弱爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)的新結(jié)構(gòu)設(shè)計，指出了在爐膛出口的煙氣偏差值判定準則數(shù)為XJ，并由此便可促進對爐膛以及燃燒器構(gòu)造的合理優(yōu)化，能夠顯著的緩解爐膛出口的熱偏差值，同時也可促使爐膛之中水冷壁結(jié)渣與腐蝕情況得以改善，進而避免了過熱器與再熱器發(fā)生爆裂事故。通過對高效煤粉燃燒器的應(yīng)用，能夠借助于燃燒器的著火穩(wěn)定性與安全性，實現(xiàn)燃料更為廣泛的適應(yīng)以及提升燃燒效率。以上技術(shù)發(fā)明現(xiàn)已得到了大規(guī)模的普及應(yīng)用，且常以600MW與1000MW的超（超）臨界鍋爐設(shè)計當中應(yīng)用較多。這也就由材料的選型以及鍋爐設(shè)計的優(yōu)化方面為電站鍋爐的全生命周期安全高效運行，打下了堅實的基礎(chǔ)，創(chuàng)造出了極大的社會經(jīng)濟價值。

　　（二）燃煤工業(yè)鍋爐

　　在長時間的火力發(fā)電過程中，由于供應(yīng)來源的煤質(zhì)材料較為多變，且負荷改變幅度較大，由于導(dǎo)致燃煤工業(yè)鍋爐長期處于熱效率不足、水循環(huán)穩(wěn)定性較差等運行困境，這同時也是限制鍋爐容量擴大化的重要原因之一。針對工業(yè)鍋爐采取新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，明確配風(fēng)裝置以及具體的設(shè)計方法，可由本質(zhì)上改善燃煤鍋爐長期所存在的問題。當前較為常用的燃煤工業(yè)鍋爐產(chǎn)品當中，以29MW~140MW國產(chǎn)系列較為先進，并且此系列的產(chǎn)品性能已經(jīng)在某些方面實現(xiàn)了對國外壟斷技術(shù)的超越，現(xiàn)已應(yīng)用于我國的多家企業(yè)之中，滿足了燃煤工業(yè)安全高效運行的目的。

　�。ㄈ�）燃油燃氣鍋爐

　　燃油燃燒器是此類鍋爐的絕對核心部件，同時也是限制這一類型鍋爐發(fā)展的主要制約因素。我有由于在燃燒器的檢測技術(shù)方面存在空白，因此長期以來需要國外進口，其成本十分高昂。而經(jīng)過我國相關(guān)科研單位與相關(guān)高校所開展的技術(shù)攻關(guān)合作，目前在這一領(lǐng)域當中已經(jīng)取得了極大的突破，我國自主研發(fā)的油氣燃燒器測試設(shè)備，已經(jīng)具備了對于煙氣與燃燒器功率曲線的測繪功能，能夠針對燃燒器的輸出功率、燃燒效率以及相應(yīng)的安全性予以同時檢測，彌補了我國在這一方面的不足。所設(shè)計研發(fā)出的0.35MW~7MW系列產(chǎn)品已經(jīng)得到了國內(nèi)多家企業(yè)的購置，給予油氣燃燒器及鍋爐安全高效設(shè)計作出了重要的技術(shù)貢獻。

　　（四）余熱鍋爐

　　余熱鍋爐是對工業(yè)發(fā)電的余熱進行回收的一項鍋爐設(shè)備，在這一方面我國的發(fā)展時間較短，由于沒有足夠的基礎(chǔ)理論研究工作，在對于設(shè)備的積灰、磨損、腐蝕、煙氣泄露等設(shè)計方面依然具有較大的盲目性。而伴隨著近些年來尤其是“十一五”與“十二五”等相關(guān)科研項目的不斷深入，在此方面的設(shè)計工作已經(jīng)取得了較大的突破，其中一項較為可行的設(shè)計方案支出，采用煙塵特性數(shù)據(jù)規(guī)范設(shè)計思路，打破了傳統(tǒng)的思路概念，在這一設(shè)計過程當中設(shè)計團隊人員創(chuàng)造性的提出了突擴形煙風(fēng)通道導(dǎo)流裝置設(shè)計，并對鋼珠撒播與入口多級防磨裝置進行了改進，有效的解決了余熱鍋爐的積灰、磨損、腐蝕等相關(guān)問題，并提出了余熱鍋爐的熱力計算標準，并且設(shè)計出了2500t/d~6000t/d系列水泥窯，對有毒煙氣余熱鍋爐進行了高效的處理，這一技術(shù)已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用，有效的促成了余熱鍋爐的安全高效運行。

　　三、節(jié)能減排技術(shù)

　�。ㄒ唬�煙氣深度冷卻技術(shù)

　　此項技術(shù)通常是運用在采取靜電除塵前后，亦或是應(yīng)用在脫硫塔前后進而來提升煙氣深度冷卻器的置換系統(tǒng)，并對于排煙溫度及其余熱采取處理，同時促成發(fā)電功率的熱能能夠得到極大的提升，且使得整體機組的熱循環(huán)效率得到明顯的增強。煙氣深度冷卻器常常也被人們制作低溫省煤器、煙氣余熱應(yīng)用裝置等。在低煙溫度環(huán)境下，為了有效地降低煙氣深度冷卻器的實際重量，通常選用外翅片來對傳熱管進行加強處理，進而達到換熱元件的功能性。由于翅片管中往往會附著有一定的殘存水分，因此煙氣在經(jīng)過之時翅片管便會吸收到相應(yīng)的熱量，從而促使水溫升高。煙氣深度冷卻器能夠借助于加熱工質(zhì)水來實現(xiàn)對于煙氣余熱的回收，并且此部分余熱還可應(yīng)用在以下幾個方面：第一，加熱凝結(jié)水，降低由汽輪機之中的抽氣量，促使汽輪機的發(fā)電性能得以顯著提升；第二，加熱網(wǎng)水可應(yīng)用在集中供熱，同時也可用在冷暖空調(diào)的熱源中；第三，應(yīng)用在加熱脫硫之后的低溫煙氣，來降低煙囪的腐蝕狀況，并且能夠顯著的去除煙囪當中的“煙羽”情形；第四，可充當暖風(fēng)器的一部分熱力來源，共同參與至鍋爐燃燒的冷空氣當中；第五，在開展靜電除塵前應(yīng)當加裝煙氣深度冷卻設(shè)備，促使電除塵器當中的溫度值能夠得以顯著的下降，并且也可減小煙氣體的流量，使得煙氣流速下降，并且是飛灰比電阻下降，也能夠使的`電除塵器的工作效率得到顯著的提升。

　　（二）除塵增效技術(shù)

　　目前我國所實行的《火電廠大氣污染物排放標準》當中明確規(guī)定了對氮氧化物的排放控制程度，并且嚴格了二氧化硫、鹽城等物質(zhì)的排放限定數(shù)值；對于一些環(huán)境承載性較差，且較易出現(xiàn)重大環(huán)境問題的地區(qū)實行了更為苛刻的地方排放標準，旨在增強對燃煤鍋爐汞，以及相關(guān)化合物的排放控制。當前我國大量的燃煤機組均運用靜電除塵技術(shù)進行煙塵的排放，要想促使目前的電除塵器出口煙塵，能夠符合以最新的排放標準規(guī)范，首先需強化監(jiān)管措施，提高維護與運行工作的不斷優(yōu)化處理。第一，利用煙氣深度冷卻除塵增強技術(shù)，針對現(xiàn)役的發(fā)電機組予以全面性的技術(shù)改造升級，以達到30mg/m3，并通過與WFGD協(xié)同配合，盡力實現(xiàn)20mg/m3；第二，運用移動電極式除塵技術(shù)，能夠滿足于20mg/m3的處理標準；第三，選用電袋復(fù)合技術(shù)能夠達到20mg/m3的處理標準；第四，針對某類特定的煤種選取煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)30mg/m3的排放標準；第五，應(yīng)用顆粒聚合技術(shù)可達到燮20mg/m3的排放標準；第六，濕式電除塵技術(shù)的排放效果最佳可達到燮10mg/m3的排放標準。

　　四、結(jié)語

　　總而言之，在目前的眾多電力生產(chǎn)方式當中，火力發(fā)電依舊具備有高校、清潔、使用以及穩(wěn)定等特點。為了促進對火力發(fā)電的不斷完善，就應(yīng)針對發(fā)電所用鍋爐的材料、設(shè)計、制造以及運行等多項核心技術(shù)予以深入研究。目前我國在此方面的研究與應(yīng)用依然處于對世界先進國家的模仿與引進階段，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展依然還有相當漫長的一段過程，還需要廣大的設(shè)計參與人員為之做出不懈的努力。

　　參考文獻：

　　[1]智育平,竇智航,馬寧等.基于全生命周期的生產(chǎn)商回收鍋爐設(shè)備研究[J].裝備制造技術(shù),2014,(11).

　　[2]劉韻,師華定,曾賢剛等.基于全生命周期評價的電力企業(yè)碳足跡評估———以山西省呂梁市某燃煤電廠為例[J].資源科學(xué),2013,(4).

　　[3]胡文平,李兵,張方煒等.煤燃燒全生命周期在線監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[C].2014年中國電機工程學(xué)會年會論文集,2014.

　　[4]胡文平,李兵,張方煒等.煤燃燒全生命周期在線監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[C].全國電站輔機及汽輪機熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)論壇論文集,2013.

　　[5]吳昊.基于風(fēng)險評價的A公司電站鍋爐國際分包項目的進度管理[D].上海交通大學(xué),2013.

　　[6]賈哲,彭文莉,李元豐等.淺議多晶硅生產(chǎn)企業(yè)特種設(shè)備管理的思路及措施[J].中國化工貿(mào)易,2015,(30).