锅炉全生命周期安全高效运行和节能减排问题分析

杨清文（吉林省梅河口市阜康热电有限责任公司，吉林梅河口 135000）

锅炉全生命周期安全高效运行和节能减排问题分析

杨清文
（吉林省梅河口市阜康热电有限责任公司，吉林梅河口 135000）

锅炉作为推动国民经济增长的重要基础工业设备，具有能耗高、危险性大的特点，特别是近年来其容量、蒸汽参数等不断提升，而生产、设计、材料冶炼、运行监控等方面的发展相对滞后的特殊情况下，锅炉的危险性更是受到社会各界的高度关注，随着可持续发展战略的逐步落实，锅炉节能减排的问题也逐渐显现，本文为对锅炉全生命周期安全高效运行和节能减排产生更加全面的认识，推动我国锅炉安全性和节能性的提升，对两个方面分别展开研究。

锅炉 全生命周期安全高效运行 节能减排

由于锅炉全生命周期安全高效运行属于多学科的交叉问题，而且机理的复杂度较大，各环节相互耦合，所以其一直是锅炉优化的技术性难题，但近年来随着相关研究的不断深入，锅炉全生命周期安全高效运行开始具有可行性，与此同时人们也认识到锅炉节能减排的重要性。

1 锅炉全生命周期安全高效运行

高温耐热钢炼制及其关键生产技术不达标；设计选型不能满足高温耐热钢精确选型的实际要求；锅炉耐热材料在处理的过程中不能满足安全需要；离线、在线监测的可靠性、高效性不达标、安全评估装置或方法不全面；整体优化设计锅炉和燃烧器的设计技术在安全、效率方面不能满足需求五个方面是制约我国锅炉全生命周期安全高效运行的主要因素［1］。现阶段我国相关方面的技术取得了较大的突破，为锅炉全生命周期安全高效运行奠定了技术基础，如现阶段锅炉高温耐热钢综合性能可以依靠对杂质、残余元素含量进行针对性控制实现；利用耐热性能数据库系统实现锅炉高温耐热钢国产，是我国锅炉原料得到保证，这在一定程度上有利于其全生命周期安全运行［2］。其次，在锅炉耐热钢选型方面，我国研发出非均匀成核的蠕变寿命预测和性能评价机制，其不仅有利于对原材料潜在有力性能进行充分挖掘，而且可以结合原材料在性能、成分等方面的特征实现针对性的优化和选型，使锅炉在选型设计过程中的安全性提升；再次，在锅炉制造时质量控制方面发现通过对成形变形率、热处理参数等进行合理控制，可以有效地避免焊接结构在制造的过程中受到损坏，此研究成果建立在锅炉原料结构强度弱化机理的原因和锅炉原料在变形后的热处理状态深入研究的基础上，可见此方面的相关技术都得到了较大程度的优化，这在一定程度上也推动了锅炉全生命周期安全运行的实现［3］。另外在锅炉运行的过程中，我国针对锅炉运行风险展开了技术研究，锅炉结构中具有较大安全风险的承压部件实现了在线实时监测，安全状态评估、风险预警等技术突破，而且相关控制装置也呈现出多样化发展的态势，使我国针对运行中的锅炉状态进行检测的水平向更可靠、更全面、更精准的方向深化，在危险部件的运行状态发生异常的情况下，监测系统不仅能够及时准确地发现，还会自动对风险进行评估，对风险的原因、趋势等进行判断，并提出有效的风险控制方案，为锅炉全生命周期安全运行奠定了基础，同时我国锅炉风险控制也从传统的事后被动处理向事前主动预防转变，为锅炉全生命周期安全高效运行提供了保证。除此之外，我国在各项技术不断深化的过程中有意识的将各项技术有机整合，对锅炉的结构不断进行优化设计，而且使燃烧器的整体性能不断提升，并在此基础上使锅炉和燃烧器的品种向多样化的趋势不断发展，使锅炉整体性能一直处于不断优化的状态，这也为我国锅炉全生命周期安全运行提供了技术支持，例如在电站锅炉安全设计过程中研发的能够缩减炉腔出口残余旋转的结构，使炉腔和燃烧器的结构得到了显著优化，而且炉腔出口的热偏差也明显降低，使炉腔水冷壁受腐蚀或过热器爆管等危险得到大幅缩减。

2 锅炉节能减排

据资料显示我国每年煤炭消耗总量的70%左右都由工业或电站的锅炉完成，而且其产生的污染物总量也十分巨大，所以在可持续发展战略落实过程中，对锅炉的节能减排展开研究至关重要。现阶段普遍认为增加锅炉蒸汽参数是锅炉节能减排的前提，所以锅炉长期以超高的容量和蒸汽参数作为发展的主要方向，但受锅炉耐热材料的相关研究不全面的限制，使锅炉在追求节能减排的同时危险性加大。锅炉容量与锅炉炉墙内截热面负荷、炉腔出口水平烟道热偏差之间具有显著的正相关性，这在一定程度上也会加大过路的安全风险。而蒸汽温度的提升会使蒸汽输送各结构中的铬、镍等元素含量增加，使锅炉材料的结构发生改变，也会提升其安全风险；现阶段受到广泛关注的通过缩减排烟中的热量，实现节能减排的方法在事件中发现其会导致硫酸在温度过低的情况下发生凝结，在积灰的作用下，加大腐蚀作用，使咕噜结构受到损坏也会增加安全风险。

大量实践证明锅炉在正常作业的过程中如果作业状态发生改变，将会使能源消耗和污染物排放的量提升，例如锅炉突然熄火，部分燃料并未充分燃烧直接在裸露中村级，在重新启动的过程中不仅需要消耗一定的燃料和扶助正气，而且脱硫塔等减排设备的运行状态不稳定，节能减排两方面都不理想。另外，锅炉部分构件的损坏虽然不会直接导致安全事故，但也会造成能源的巨大损失，如承压部件泄露，可见实现过路全生命周期安全运行本身就是实现锅炉节能减排的有效方式。

3 结语

通过上述分析可以发现，现代我国锅炉全生命周期安全高效运行和锅炉节能减排方面多实现了较理想的技术突破，而且人们在实践中对两者之间的关系认识越来越深刻，但现阶段的研究成果仍然不能满足当今时代对锅炉发展的要求，相关研究需要进一步的深化和完善。

［1］赵钦新，郭元亮，史进渊，窦文宇.锅炉全生命周期安全高效运行和节能减排［J］.压力容器，2013，01:1-14.

［2］王春娜，张林全，周雷.100MW循环流化床锅炉长周期安全高效运行研究［J］.应用能源技术，2014，02:20-23.

［3］梁晓晔.煤基多联产系统的全生命周期评价及关键问题研究［D］.杭州:浙江大学，2013.

杨清文（1973—），男，汉族，吉林梅河口人，2011年7月毕业于东北电力大学热能与动力工程专业，现供职吉林省梅河口市阜康热电有限责任公司，助理工程师，研究方向：热电厂锅炉运行。