低碳环境下电站锅炉节能措施分析

聂礼阳

摘 要：国民经济的发展推动了电力行业的快速发展，与之相适应，发电设备的总容量也在持续增加。随着我国“节能减耗”工程力度的不断加大，国内能源企业更加注重发电能耗的降低。在电站的运行和管理中，对于耗能问题，通常需要考虑电站机组容量和参数、煤种来源及变化、机组的负载能力、工厂对节能节能降耗工作重视程度等方面因素的影响。由于电站锅炉在整个发电厂占据较高的耗能比例，因此，锅炉设备的运行和耗能情况，对于整个企业能源消耗情况和运营效益产生重大影响。该文基于对低碳环境下石化企业发电厂锅炉节能降耗的思考，找出问题和思路，提出相应对策，以期能够为电站锅炉的节能降耗工作提出可行的建议。

关键词：低碳经济 电站锅炉 节能措施

中图分类号：M612A 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0142-02

1 我国电站锅炉能耗概述

近些年来，随着国民经济的快速发展，全社会对于电力的需求日益增加，电力工业发电设备总容量连续多年保持快速增加。随着我国“节能减耗”工程力度的不断加大，以供电煤耗为主要标志的电能使用不断增大。从组成结构来讲，电厂用煤消耗主要受四个方面因素的影响：一是电站机组的平均容量与参数，二是电站所使用的煤种变化，三是机组负荷率，四是电站对节能减耗的重视程度。电厂有三大主机，电站锅炉是其中之一，锅炉设备及其运行情况，对整个电厂的能源利用和经济效益有着重大的影响，该文将结合笔者在石化企业电站运行和管理中的一些情况进行分析。

2 当前电站锅炉节能工作面临的主要问题

当前在电站锅炉运行中存在燃煤质量较低、负荷率低以及控制能力较低的问题，下面将结合具体生产实际进行分析。

2.1 燃煤质量不稳定且多变

笔者所在石化企业发电厂工业锅炉采用煤作为主要燃料，通过层层燃烧的方式运行。从本质角度讲，燃煤的品质和颗粒度大小等因素对于锅炉燃烧效率有着巨大的影响。而电厂获得的燃煤多数是以原煤的形式运输进厂，没有经过进一步的加工处理，在煤炭品级的选择上，也会出现各种品级混杂的情况，这就导致了煤炭质量不够稳定、相应燃烧参数和性能难以达到锅炉的设计标准。在这种煤质不稳定、热值可能不达标的情况下，会出现层燃方式难以发挥其设计功效的问题，导致燃烧状况较差、输出功率不高，燃烧也不够充分，易造成浪费和环境污染。

2.2 平均运行负荷率低

工业锅炉受到企业生产和需求等方面因素的影响，在负荷率方面存在不稳定的问题。在出现大规模检修或是生产停顿的情况下，锅炉的负荷率不高。在对锅炉进行设计时，石化企业更多是从扩大产能、增加营收角度来思考这一问题，按照企业需求的最大量进行发电设备配置，容易导致锅炉投用容量超过生产实际需求，使锅炉难以在最经济的状态下运行，出现效率低下和资源浪费等问题。

2.3 锅炉控制水平低下

当前，能源企业在锅炉控制方面也存在一些亟待解决的问题，如运行环境较差、控制水平较低、相应检测设备和技术推广不到位等。对于锅炉的日常运行，采用较多的是人工管理方式。在日常维护和巡检中，主要通过操作人员的个人经验开展工作。在锅炉运行和维护中，对于出现的故障，难以进行准确的判断和应对、做出相应的调整，导致锅炉控制和管理上存在疏漏。

3 电站锅炉节能主要方式分析

工业锅炉所耗用的能源总量，在整个能源消耗结构中占比超过30%，是全社会耗费能源最多的设备之一，因此不断提升锅炉的管理水平、降低能耗，对于促进节能工作有着重要的意义。

在生产流程中，锅炉通过消耗能源产生热量来发电和满足生产和生活的需要。锅炉、管线和用热设备构成了完整的电力生产体系，因此这一体系的能源使用效率取决于各环节的能效状况。在企业内部进行的多次改造过程中，原有的电站锅炉管理优化较多集中于增加技术投入，缺乏对锅炉所在的整个用热系统的通盘考虑，导致锅炉越来越大、热效率虽然提高，但是能耗增加更快，能源利用率不断下降。因此，为了提升节能效果，可以转变技术改造和运行管理思路，在提升锅炉热效率的基础上，着眼于整个用热体系的能效提升。

概括来说，当前锅炉节能可以通过软环境建设、硬件节能和系统节能等角度加以实现。所谓软环境建设，是强化锅炉运行操作人员的技能水平和责任心，增强燃料供应能力等，优化锅炉运行和节能管理的支撑体系。与硬件改造相比，软环境建设成本较低、见效也快，可以看作是首选的节能措施。而硬件节能主要是对锅炉有关的生产环节进行技术改造、设备更新。在燃料加工过程中，涉及到煤炭的洗选、混配筛分、破碎、成型煤等环节，硬件节能主要就这些方面进行技术升级。系统节能指的是通过对用热、发电体系的效率，综合考虑现有管线容量、结构，充分利用热设备的能力，通过容量和热效率的匹配，尽可能地使锅炉的改造和更新具有更强的目的性。考虑到硬件节能投资规模大、发挥效用周期长，因此，需要在综合考虑的基础上，用软环境建设和系统节能来支撑硬件节能工作，以达到预期目的。

4 电站锅炉节能改造具体措施

在对电站锅炉相关节能技术分析的基础上，需要针对存在的问题，应用新技术和新理念进行节能改造。具体说来，主要包括以下几方面。

4.1 加强锅炉运行状态和耗能的管理

加强电站锅炉的运行管理，采用更多的节能措施，能够显著地降低能耗、提升发电厂的运营效益和经济效益。这方面主要包括五个领域的工作。

一是锅炉运行中的动力管理。考虑到电站锅炉耗煤量巨大，并且不同煤种差异较大，难以控制，需要加大对发电厂煤场的监管和煤质管理，确保煤炭相关信息的真实有效。为了保证锅炉处于良好的运行状态，需要结合煤种情况合理配煤，探索出综合燃烧效益最高的方案。

二是采用标准化的运行管理和耗能管理方式。标准化生产作为一种规范、高效的管理方式，在对发电厂相关指标进行严格规定和管理的基础上，降低由于个人意识和主观经验导致的随意操作。这些指标包括与生产、安全和燃料有关的各种指标，是发电厂生产和管理的重要依据。通过标准化生产和管理，能够促使节能工作成为电站锅炉日常管理中的“习惯性动作”。

三是加强运行中的参数控制和管理。在锅炉运行中，煤粉颗粒的大小、磨煤机的参数设计等，需要及时调整，并伴之一次、二次风量大小的调整。通过对吹灰系统的管理，减少对外排除烟尘和热量，加强对锅炉部件的检查和维护，能够确保锅炉处于良好运行状态。

四是对于风机的改造。可以通过采用高效的节能风机和变频改造两个途径来提升运行效率。

一方面，定制高效节能风机。结合以往的工作案例，对低转速低电压的电动机以及双速电动机和压力变频器等部件采用风机节能改造，能够实现一定程度上的节能效果。考虑到石化企业的发电实际，为了更好地实现节能效果，在对风机进行改造过程中，要综合考虑经济和技术等因素进行比对，找到最佳平衡点。

另一方面，对风机开展变频节能的相关改造。对风机开展变频调速，能够降低能量损耗，提升经济效益，这种技术成本较低，实施起来相对简单，能够更好地对燃烧系统进行控制，提升实时匹配能力和管理的精确性，降低电动机的启动对于整个电网的冲击和影响，增加使用时间，降低工作噪音，降低对现场工作环境的影响。

五是检修管理。在检修管理中，应当随着运行季节和煤种来源的差异、水温的变化，加强对锅炉运行状况的监控和管理，通过优化巡检和检修质量，定期对锅炉开展管理维护，实现锅炉能够在较长时间内稳定、经济运行的目标。

4.2 运行过程中应当及时加强调整，降低锅炉损耗

在电站锅炉日常维护过程中，应当及时进行运行调整和优化。如果要降低能耗，应当重视在排烟环节和燃烧环节产生的热量损失。可以通过燃烧参数的调整和局部结构优化来降低排烟环节产生的热量损失；可以使用降低飞灰含碳量等手段，来提升煤炭燃烧效益，降低燃烧产生的热量损失。

4.3 研究劣质煤种的煤燃烧技术

当前电站锅炉使用的煤种来源和质量差别较大，虽然进厂煤炭的种类和数量都很多，但优质煤的数量较少。在使用劣质煤炭或是不同品级煤炭混合使用的情况下，可能会出现灭火、水冷壁出现严重磨损的情况，就需要针对劣质煤在生产中的各种影响进行分析，采取针对措施，提升监控的自动化水平和锅炉能耗损失。具体说来，主要包括以下两个方面的措施。

（1）采用自动化程度较高的电站锅炉在线监测系统。

当然，石化企业的火力发电中引入了实时的监控系统，能够更高程度地保障发电机组的平稳运行并对运行状态进行及时监控。这一系统可以起到两方面的作用，一是能够对生产中的运行信息持续进行记录和跟踪，对超出运行允许值的数据和状态进行警示，实现锅炉运行的最佳状态。二是能够提升运行管理和监控的自动化水平，减少人工劳动，提升管理的科学化水平。

企业可以通过持续的跟踪国内外相关技术，实现计算机控制系统的持续优化和升级，强化对电站锅炉运行的实施优化和在线监控，实现节能降耗的预期效果。

（2）努力降低锅炉能损。

锅炉能损降低可以通过分级燃烧和排烟热量回收等措施进行。

首先，利用分级燃烧，可以降低飞灰的含碳量。节能效益的实现主要是通过减少过滤中的NOX的排放数量来提升节能效益。采用这一思路，所需要较低的成本、效果也比较好，能够在优化锅炉运行状态的同时，尽可能降低飞灰含碳量，减少废气排放。

其次，对于排烟产生的热量进行回收。电站锅炉的排烟温度控制受到酸腐蚀等因素的影响而变得比较困难，为了解决热量回收和温度控制问题，需要克服作业环境条件的制约，采用更好的低温省煤措施。对于低温省煤器实际使用中存在的强酸腐蚀和潮湿积灰问题，需要加快技术研发，尽力解决恶劣环境下的使用问题。

4.4 加大技术改造，积极推进新技术研究与利用

在实现节能降耗的各项措施中，技术改造和新技术、新设备的应用占据重要地位。为提升低碳环境下电站锅炉的节能工作效率，需要持续进行技术改造和技术更新来降低锅炉的磨损和提升运行效益。此外，加强技术研发和新技术、新设备应用，能够使电站锅炉更加安全、平稳的运行，延长锅炉寿命，促进生产活动的持续进行。

5 结语

在“低碳、降低能耗”的原则指导下，电站锅炉在保证日常运行和企业生产需要的前提下，逐步开展和完善节能工作。在明晰企业运行存在问题的基础上，要从锅炉管理、运行过程、燃煤品种选择以及新技术使用等方面入手，强化节能效果，在提高运行质量的前提下，提升经济效益。文中，笔者就节能措施中的主要方面进行介绍和分析，以期能对电站锅炉的运行和节能管理工作提出较为可行的建议。

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