火电厂锅炉汽轮机系统节能环保的问题和措施

张瑞刚

【摘  要】我国政府针对火电企业的二氧化碳排放量制定了严格的标准，根据《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》的要求，火电企业需要控制发电过程中的能源消耗以及污染物排放，减少对自然环境的破坏，在提升企业资源利用率，节约成本，提升经济效益的同时，有利于保护生态环境，提升火电企业的社会效益。

【关键词】火电厂;锅炉汽轮机;节能环保;

1 锅炉汽轮机引发的环境问题

锅炉热效率偏低。实践生产中的锅炉汽轮机以小容量为主，这类锅炉汽轮机难以开展完全燃烧，损失较多的热量，难以实现最佳工况下的设备运行。而大容量的锅炉汽轮机大都处于低负荷状态，能源损耗问题严重。

排烟温度偏高。燃料燃烧是锅炉汽轮机的运行基础，目前，锅炉汽轮机的燃烧为层燃状态，属于不完全燃烧，排烟温度可达300～350℃，排烟的成分包括一氧化氮、二氧化碳及二氧化硫，会对环境造成较大污染。

控制系统不足。锅炉汽轮机的控制系统不够完善，操作人员难以掌握设备运行的实时参数，使锅炉汽轮机长期处于非最佳工况运行状态，不仅浪费电能与热能，还会对设备内部部件造成损伤，缩短锅炉汽轮机的使用寿命。

2 火电厂发电系统相关概述

在火电厂发电的过程中，整体的能量循环流程包括锅炉、汽轮机以及发电机三大主设备。火电厂进行发电的工作原理，是将消耗的燃料释放出的化学能转化为电能。火力发电中能量循环的过程是朗肯循环。通常在火电厂的生产工作中，会借助给水回热系统以及蒸汽再热系统，提升火力发电的工作效率。火电机组发电的容量不同，选用的热力系统也会有所不同。火电厂锅炉汽轮机系统的机组控制系统一般采用分散控制系统和厂级监控系统的信息化管理。

3 锅炉汽轮机系统发电节能环保方面的问题

3.1 二氧化硫气体排放

在火电厂的锅炉汽轮机系统运行过程中，主要消耗煤炭。煤炭资源中含有少量的硫元素，但是火电生产过程中会使用大量的煤炭资源，导致大量的二氧化硫气体排放。过多的二氧化硫气体排放会导致生态环境的极度恶化，如果排放量到达了一定的限度，会导致大气层中的污染气体受到太阳辐射的作用，排放出对自然环境和人体危害程度更高的污染物，二氧化硫气体进入人类活动区域的上空云层，会导致酸雨的产生，会腐蚀建筑物，影响建筑物的安全性。腐蚀农作物，会严重影响生态环境的稳定性。酸雨进入地表和地下水源中，会导致水源变质和土壤的贫瘠。

3.2 二氧化碳气体排放

火电厂的锅炉汽轮机系统在运行的过中会燃烧大量煤炭资源，排放出大量的二氧化碳气体。针对火电厂的生产过程来看，生产中消耗的煤炭资源，燃烧时排放的二氧化碳气体是导致的全球温度升高的重要因素。全球变暖现象会引发极地地区的冰川融化，海平面上升，给沿海地区居民和生态系统的的安全与发展造成较大程度的威胁。

3.3 废渣排放问题

火电厂锅炉汽轮机系统运行的过程中，燃烧煤炭不仅会产生二氧化硫、二氧化碳等气态的污染物，还会产生大量的固态废渣。如果没有对这些废渣进行及时的、有效的处理，会导致锅炉汽轮机系统运行效率降低，造成大量的热损耗，浪费煤炭资源。同时废渣会形成严重灰尘，给火电厂周围的生态环境和居民的正常生活造成恶劣影响。

3.4 废烟气排放问题

火电厂锅炉汽轮机系统运行过程中燃烧煤炭资源会排放出大量的废烟气，在废烟气中会含有二氧化硫气体成分。通常火电厂锅炉汽轮机系统会在废烟气排放时提升其温度，使其达到以防止废烟气中的二氧化硫气体成分腐蚀火电生产设备，一般温度都是100摄氏度以上。高温排放废烟气会降低火电厂对煤炭资源的利用率，加大了对煤炭燃料的浪费。

4 火电厂锅炉机轮机系统节能环保的优化举措

4.1 控制低负荷时段的能耗量

国家电网面临着持续悬殊的峰谷差， 机组的相关技术人员面临着繁重的调峰任务。电网的相当一部分时间都是处于低负荷运行状态， 降低了电厂锅炉的热效率， 增加了煤耗和电耗。技术人员应该首先进行充足的恒压与滑压试验， 然后依据试验结果计算相关热力学数据， 并将其与宏观经济指标进行比较， 从而确定低负荷运行状态下的恒压滑压最佳负荷点。

机组的辅助设备在低负荷运行状态时的高能耗也是导致厂用电率居高不下的主要原因， 火电厂需要采取相关措施来降低无用功率， 也可以借助有载分接开关的备用变压器来缓解电力负荷压力， 发电机、变压器、励磁机等用电设备的功率损失可以得到有效减少。

4.2 降低辅机设备的能源消耗

作为保障火电厂正常运行的辅助设备， 风机、水泵与制粉系统都会消耗大量能源。有关部门曾做过专业调查， 每个100MW级别的机组所消耗的电量约占整体用电的60%～70%， 而制粉系统通常会占用20%～25%锅炉主要的风机电耗约占厂用电的2%。因此， 尽可能降低机组辅助设备的能耗， 是控制火电厂厂用电率的关键所在。

4.3  热力系统节能降耗

要想降低火电厂热力系统的能源功耗， 火电厂应该从合理的锅炉水温、低含量的可燃物、稳定的排烟温度和锅炉内水汽损失等方面着手， 多管齐下来保证锅炉的工作效率。控制锅炉给水温度的主要措施有：通过改变汽源的抽气段， 尽可能将设备标准参数控制住， 进而实现进汽压力的稳定性;监督人员应该予以及时质量检查， 对于容易出现故障的浮球式疏水阀要及时更换， 提高整个机组的运行效率。疏水阀的运行循环， 消除了效率低的U型管换热器， 改善了系统的换热性能。

4.4 锅炉汽轮机的运行方式改进

在结构改造的同时，运行方式的改进也能够实现节能减排的目的。针对锅炉设备，制造企业可通过锅炉进风和出风方式的改进、烟气余热的利用和分层燃烧技术的引进，保障锅炉的完全燃烧，实现锅炉燃料的最大化利用，降低能耗。同时，制造企业可在锅炉中应用变频技术，控制锅炉运行中的煤量与风量，减少煤炭的使用量。

循环水泵。企业可通过机组负荷的控制，加大该设备的运行效率，减少能源损耗。大量生产实践表明，在同样的压力条件下，循环水量的提升，可以加大机组的作用力，增加能源损耗。因此，企业需要调节机组负荷，将机组的作用力控制在标准范围内，确保机组出力增加值和循环水泵增加值间的差值最大，将机组的能源损耗降到最低。

加热器。水位和温度联系密切，在端差处于最低值时，加热器的水位为最佳工况水位，热量损失最低。企业需在加热器中安装温度传感器和温度调控装置，传感器可以实时采集加热器不同部位的温度，获得加热器的端差。结合PLC控制系统，调节加热器的温度，将端差控制在最低值，实现降低能源损耗的目标。

抽气设备。该设备负责汽轮机真空工况的创造，运行效率与液体温度、环境温度与压力相关。夏季温度偏高时，抽气设备的工作效率偏低，能源损耗较大。因此，企业需注重抽气设备液体温度和环境温度的控制，利用低温冷却水降低工作液的温度，利用空调系统降低环境温度。

结语

火电厂的锅炉汽轮机系统在运行的过程中注意节能环保问题，提升煤炭资源利用率，控制火电生产造成的环境污染，对于保护自然环境以及促进自身发展具有重要的意义。火电厂应从经济、社会效益两个方面出发，不断在锅炉汽轮机生产系统中贯彻落实节能环保的理念，实现可持续的发展。

参考文献：

[1]秦岩.火电厂锅炉汽轮机系统节能环保的问题及措施探索[J].科技视界， 2018 （16）：221-222.

[2]陸福.发电厂汽轮机运行节能降耗策略研究探讨[J].中小企业管理与科技 （上旬刊） ， 2019 （5）：27-28.

（作者单位：神华亿利能源有限责任公司电厂）