火电厂锅炉汽轮机系统节能环保实践问题与建议

饶一峰

摘要：文章基于对火电厂发电系统的简单介绍，分析火电厂锅炉汽轮系统运行管理中存在的节能环保问题，提出了相应的节能环保策略，以供参考。

关键词：火电厂锅炉汽轮机;节能环保;问题;优化措施

1、引言

我国是一个人口众多的国家，尤其近年来在经济飞速发展的同时，整个社会对于电能的需求在快速增长，同时也增加了对各类能源和资源的消耗量。而在我国长期以粗放式经济发展模式发展经济的过程中，也不可避免造成了环境污染以及严重能源损耗等问题。因此，近年来我国提出了发展低碳经济的可持续发展战略，对于环保和能耗问题不断重视。对于火电厂来说，在扩大规模来满足人们不断增加的用电需求的同时，由于其自身属于高能耗与高污染的行业类型，国家相关部门也针对火电厂提出了更为严格的节能环保要求。尤其是针对火电厂中能耗比较高的锅炉汽轮机系统，更是要分析其运行中的发电节能环保问题对其进行改进优化。

2、火电厂发电系统相关概述

在火电厂中，锅炉、汽轮机和发电机属于三大主机，其中的锅炉是燃料燃烧的主要部位，也是将热料的化学能转换为热能的重要环节。汽轮机则是利用锅炉燃烧产生的热量加热水变位水蒸汽，推动汽轮机运转，将热能转换为机械能。发电机则是利用上述机械能带动发电机运转，将机械能转换为电能，最后实现并网发电，供广大居民和工农业生产所用。由于整个火电厂发电系统结构复杂且比较庞大，主要通过分散控制系统和厂级监控系统开展信息化管理工作，控制发电过程中的朗肯能量循环过程，利用给水回热以及蒸汽再热系统，实现发电工作效率的提升。但是在上述过程中，由于锅炉燃烧所用燃料通常为煤炭等一次燃料，经过燃烧之后会产生二氧化硫、二氧化碳和废渣等废弃物，同时还会引发冷却塔高温排放问题，不仅对环境造成污染，而且还会造成能源浪费问题，因此要基于节能环保要求对锅炉汽轮机系统加以优化控制。

3、锅炉汽轮机系统发电节能环保实践问题

3.1二氧化硫排放问题

煤炭作为火电厂中的主要发电原料，由于其中含有大量的硫元素，且伴随着煤炭的燃烧，硫元素会经过反应生成二氧化硫气体。而二氧化硫气体不仅有毒，且如果没有经过处理而直接排放到大气中，容易加剧酸雨危害，造成生态环境恶化，加剧金属腐蚀等，还会在受到太阳辐射催化下产生其他有毒有害的污染物质。由此可见，二氧化硫排放问题，对土地、水资源、植物等生态环境稳定性造成严重破坏。

3.2二氧化碳排放问题

二氧化碳是造成温室效应的源头和主要因素，可以占到温室效应贡献中的3/5左右，近年来大气中的二氧化碳浓度在不断提高，增加速度不断加快，使得过去一百年的全球平均地面温度提升了0.3～0.6℃。我国是世界上二氧化碳排放的主要国家之一，其中由于燃煤火电厂排放的二氧化碳占到总排放量的1/10以上，这主要由于锅炉汽轮机运行中燃烧煤炭资源时也会释放出大量的二氧化碳气体，而且随着目前整个社会用电需求的增加，火电厂中的煤炭资源燃烧需求量和消耗量也同步快速增长。而大量二氧化碳气体未经处理排放到大气中，则会加剧大气温度升高，造成全球变暖问题，造成冰川融合和海平面升高，引发山体滑坡等自然灾害，给地球环境造成严重破坏。

3.3废烟气和废渣排放问题

在锅炉汽轮机系统中燃烧煤炭的过程中，会产生大量的废烟气，这些废烟气中含有大量的二氧化硫和二氧化碳气体，不仅会加剧火电厂相关设备的腐蚀问题，而且由于此类烟气的温度较高，在排放的同时也会带走大量的热量，造成热能的浪费以及火电厂热效率和发电效率的降低，造成资源浪费等问题。由于此问题，更是增加了煤炭资源的消耗量，使得此问题成为恶性循环。此外，在煤炭燃烧之后还会生成废渣，这些废弃物的随意排放也会污染环境。而粉尘和灰尘等飘入空气中，还会造成对大气环境的污染，增加空气中的含灰量。

3.4冷却塔排放的高温问题

在锅炉汽轮机系统中开展热力循环的过程中，对于高温和低温的热源都有所需求，但是由于锅炉汽轮机的末级叶片较小，在运行中会产生大量的热量被排放到大气中造成热量损失，通常此损失可以达到一半以上，这也会进一步加大煤炭资源消耗而造成資源浪费问题，造成电厂热效率降低的恶性循环。为了满足更多发电需求，就需要增加煤炭燃烧量，但是也会增加有害气体量，造成更大的污染。

4、火电厂锅炉汽轮机系统节能环保的优化举措

4.1安装脱硫装置

虽然安装脱硫装置的 成本较高，但是通过强制性的措施安装脱硫装置，从长远来看有助于减少二氧化硫的排放量。目前火电厂中常用废烟气的脱硫装置以及循环样式的脱硫装置，虽然无法做到百分百将硫元素去除，但是已经大大减少二氧化硫的排放。

4.2二氧化碳排放的处理措施

为了减少锅炉汽轮机系统运行中排放的二氧化碳量，提升煤炭燃料的能源利用率，促进二氧化碳的循环使用，降低对环境造成的污染，可以采取超临界技术以及循环流化床技术、热电联产技术等，以及使用含碳量较低的燃料取代传统的煤炭燃料。还可以通过燃料电池的应用，突破卡诺定律的限制，减少二氧化碳排放量。但是目前要重点研究相关技术，提升碳氧燃料电池的发电效率等。

4.3降低废烟气中的排放温度

对电厂锅炉进行脱硫改造的同时，不仅可以降低废烟气中的二氧化硫浓度，减少二氧化硫对设备造成的腐蚀危害，而且也有利于废烟气温度的降低，进而可以实现机组热效率的提升，不仅节约能源，而且减少排放。

4.4降低锅炉汽轮机的冷却凝固温度

想要降低汽轮机系统运行中的冷却凝固温度，就需要对系统运行中产生的热量进行充分和高效利用，避免将这些热量随意排放到大气中造成浪费。因此可以在其他工业领域中充分利用凝汽热量，比如通过热电厂的方式以及将现有电厂改造为背压式热电厂等方式来充分利用冷凝热量并减少二氧化碳等气体排放。

此外，还可以回收利用二氧化碳气体用于其他行业的工业生产中，并且综合利用废渣来制作建筑材料等。

5、结语

锅炉汽轮机是火电厂中的主要能耗部位，不仅消耗大量的煤炭资源用于产生热量，推动汽轮机和发电机运转，而且还会释放大量含有二氧化碳、二氧化硫以及热量的废烟气，还有废渣等，对环境造成不同程度的污染与破坏。因此，要从脱硫装置安装、二氧化碳排放处理、废烟气中排放温度控制以及冷却凝固温度的降低与回收利用等方面，减少能源浪费和消耗，降低污染物排放量，有效保护环境。

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