榮豐吉

摘? ?要：鍋爐的生命周期污染排放量是決定其環(huán)境友好性的主要指標(biāo)，鍋爐設(shè)備的使用存在很大的危險(xiǎn)性，對(duì)能源的消耗較大，隨著科技的發(fā)展鍋爐設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)水平不斷提高，鍋爐運(yùn)行中仍存在一些問(wèn)題制約了鍋爐設(shè)備的安全性能，從全生命周期角度，對(duì)鍋爐設(shè)備安全運(yùn)行的探討成為設(shè)備設(shè)計(jì)生產(chǎn)的重要研究?jī)?nèi)容。本文闡述了鍋爐生命周期評(píng)價(jià)流程，強(qiáng)調(diào)將生命周期理論應(yīng)用到鍋爐運(yùn)行中的重要性，從燃煤，電站鍋爐出發(fā)，分析鍋爐高效節(jié)能的設(shè)計(jì)方法，以燃煤鍋爐為例對(duì)個(gè)方案的應(yīng)用方法進(jìn)行總結(jié)，通過(guò)應(yīng)用效果觀察證實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：鍋爐安全? 節(jié)能減排? 生命周期

中圖分類(lèi)號(hào)：TK227? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（c）-0066-02

鍋爐設(shè)備的危險(xiǎn)性較大，是確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備，近年來(lái)，鍋爐設(shè)備設(shè)計(jì)制造取得了極大的技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更大容量的持續(xù)發(fā)展。同時(shí)鍋爐運(yùn)行中面臨諸多問(wèn)題，如高溫耐熱鋼的煉制等相關(guān)技術(shù)未取得實(shí)質(zhì)性突破，隨著環(huán)境污染問(wèn)題加劇，使得國(guó)家對(duì)火電廠等領(lǐng)域鍋爐污染排放控制提高重視，為降低污染物的排放量，從污染物生成原理角度出發(fā)，對(duì)鍋爐的燃燒進(jìn)行優(yōu)化控制是關(guān)鍵。必須從鍋爐生命周期入手對(duì)其高效運(yùn)行及節(jié)能減排方案進(jìn)行研究。

1? 鍋爐全生命周期評(píng)價(jià)流程

鍋爐運(yùn)行具有高危險(xiǎn)性，導(dǎo)致安全事故時(shí)有發(fā)生，造成鍋爐運(yùn)行中安全隱患的因素主要有高溫耐熱鋼煉制技術(shù)落后，以往設(shè)計(jì)選型技術(shù)達(dá)不到高溫耐熱鋼的實(shí)際要求，缺少安全有效的鍋爐與燃燒器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，不具備高效的離線檢測(cè)，安全評(píng)估方法等。由于鍋爐安全高效運(yùn)行涉及到動(dòng)力工程，材料科學(xué)等多學(xué)科內(nèi)容，其運(yùn)行設(shè)計(jì)機(jī)制復(fù)雜，鍋爐的安全高效運(yùn)行涉及多方面因素。傳統(tǒng)單一的學(xué)科研究難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的鍋爐運(yùn)行要求，由于材料耦合造成鍋爐失效技術(shù)難題[1]。

鍋爐全生命周期評(píng)價(jià)流程是從原材料獲取到使用及污染物控處理過(guò)程，獲取原材料基礎(chǔ)上，利用生產(chǎn)制造為鍋爐生命周期評(píng)價(jià)的首要流程，鍋爐運(yùn)行中所需的原材料以煤炭為主，鍋爐運(yùn)行需要消耗大量煤炭，導(dǎo)致我國(guó)煤炭資源量不斷減少。如原材料獲取使用量較大，表明鍋爐節(jié)能效果較差。將原材料應(yīng)用到生產(chǎn)中形成最終產(chǎn)品是制造過(guò)程，制造效率是決定鍋爐運(yùn)行效率的重要指標(biāo)。

原材料使用情況污染物的處理情況是否符合高效節(jié)能要求。鍋爐使用中原材料利用率與鍋爐節(jié)能效果正相關(guān)，提高鍋爐利用率能夠改善節(jié)能效果。生產(chǎn)設(shè)備使用中會(huì)發(fā)生故障，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，對(duì)改善鍋爐節(jié)能減排效果具有積極意義。嚴(yán)格控制污染物排放量是鍋爐運(yùn)行優(yōu)化的主要目標(biāo)。

2? 鍋爐安全高效運(yùn)行設(shè)計(jì)

高效應(yīng)用材料是電站鍋爐設(shè)計(jì)中獲得高效安全的核心，在鍋爐造型設(shè)計(jì)中選取耐熱鋼材，利用鍋爐造型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鍋爐安全高效運(yùn)行。優(yōu)化爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以削弱爐膛出口參與旋轉(zhuǎn)獲得，可以改善爐膛的腐蝕現(xiàn)象，避免過(guò)熱器發(fā)生爆炸事故。應(yīng)用高粉煤燃燒器安全性保障燃料燃燒效率，電站鍋爐設(shè)計(jì)技術(shù)大范圍應(yīng)用，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化保障全生命周期電站鍋爐安全高效運(yùn)行。

煤質(zhì)材料在火力發(fā)電中容易變質(zhì)，如果將燃煤工業(yè)鍋爐置于水循環(huán)穩(wěn)定性差的環(huán)境中不利于擴(kuò)大鍋爐容量，在新設(shè)計(jì)工業(yè)鍋爐結(jié)構(gòu)中明確設(shè)計(jì)方法，29-140MW系列鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的設(shè)備，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，使燃煤工業(yè)得到高效運(yùn)行。燃油氣工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)核心是燃油氣燃燒器，我國(guó)燃燒器技術(shù)匱乏無(wú)法完成對(duì)鍋爐的檢測(cè)，近年來(lái)相關(guān)科研單位研究取得了巨大成功，研制了測(cè)繪具有功率曲線功能的油氣燃燒器設(shè)備，能檢測(cè)燃燒器的燃燒效率，填補(bǔ)了我國(guó)技術(shù)缺口[2]。

預(yù)熱鍋爐是工業(yè)發(fā)電中常用的鍋爐，我國(guó)對(duì)余熱鍋爐研究起步較晚，對(duì)余熱鍋爐腐蝕等方面缺乏明確的目標(biāo)，隨著國(guó)家對(duì)科技發(fā)展的重視支持，對(duì)余熱鍋爐的研究取得了較大的進(jìn)步。設(shè)計(jì)思路基于突擴(kuò)形煙風(fēng)通道導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)，有效解決了積灰，腐蝕等問(wèn)題。對(duì)有毒煙氣余熱鍋爐處理，設(shè)計(jì)使用2500t/d系列水泥窯，顯著提升余熱鍋爐安全高效運(yùn)行水平。

3? 鍋爐節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

鍋爐節(jié)能煙氣冷卻技術(shù)應(yīng)用于提升冷卻器系統(tǒng)中，處理鍋爐排煙溫度與余熱，明顯增強(qiáng)機(jī)組熱循環(huán)效率，煙氣余熱應(yīng)用等裝置常用煙氣冷卻器，為在低溫環(huán)境下降低煙氣冷卻器重量，使用外翅片處理熱傳管，符合換熱原件的功能，煙氣經(jīng)過(guò)吸收部分熱量提高水溫。

煙氣冷卻器通過(guò)加熱工質(zhì)水實(shí)現(xiàn)回收煙氣余熱，對(duì)冷凝水進(jìn)行加熱，提升汽輪機(jī)的發(fā)電性能，加熱脫硫后的低溫?zé)煔饪梢缘玫綉?yīng)用，有效去除煙囪中煙羽情況。集中供熱中能應(yīng)用加熱網(wǎng)水，可以作為熱力來(lái)源應(yīng)用到暖風(fēng)器中，將冷卻設(shè)備應(yīng)用在靜電除塵后，提高除塵器的工作效率。

我國(guó)相關(guān)法規(guī)規(guī)定氮氧化物排放量，對(duì)SO2等物質(zhì)排放量有嚴(yán)格的控制，我國(guó)使用燃煤機(jī)組要想符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，必須加大監(jiān)管措施的投入。煙氣排放控制要對(duì)現(xiàn)役發(fā)電機(jī)組改造，煙氣排放量降至20mg/m3，排放標(biāo)準(zhǔn)? ? ? 30mg/m3要求可以通過(guò)利用煙氣調(diào)制技術(shù)滿足，排放標(biāo)準(zhǔn)20mg/m3可以通過(guò)電極式除塵冷卻技術(shù)滿足。

4? 鍋爐安全高效運(yùn)行與技能減排技術(shù)方向

鍋爐運(yùn)行期間需要消耗大量能量，提高鍋爐運(yùn)行效率可以減少能耗，由于運(yùn)行中產(chǎn)生大量高溫蒸汽，鍋爐需要保持對(duì)安全問(wèn)題的重視。隨著國(guó)內(nèi)發(fā)電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，鍋爐制造領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，不斷開(kāi)展高等級(jí)參數(shù)鍋爐的研發(fā)制造，最新研制的鍋爐主蒸汽參數(shù)達(dá)到700℃，制約參數(shù)提高的重要條件是材料，如全部采用進(jìn)口材料會(huì)導(dǎo)致成本提高，應(yīng)組織專家圍繞材料研發(fā)進(jìn)行深入研究，研發(fā)能夠承受高溫的優(yōu)質(zhì)材料，盡量降低材料制造成本。

鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)決定鍋爐的運(yùn)行效率，高參數(shù)超臨界等類(lèi)型鍋爐投入到研發(fā)運(yùn)營(yíng)中，有效提升了鍋爐運(yùn)行效率。國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的百萬(wàn)等級(jí)超臨界鍋爐效率達(dá)到95%，為有效提高鍋爐運(yùn)行效率，設(shè)計(jì)人員應(yīng)持續(xù)優(yōu)化鍋爐設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究鍋爐受熱面布置調(diào)整等，減少燃燒污染物生成數(shù)量，如通過(guò)燃燒器性能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)減少NO2等污染物的排放。降低鍋爐大渣中的碳含量損失[3]。

電站鍋爐能源供應(yīng)基本以煤炭等化石能源為主，能源的礦物質(zhì)性能造成入爐燃燒產(chǎn)生大量硫化物等污染氣體，燃燒產(chǎn)生的煙氣帶走大量余熱，應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)爐內(nèi)降低污染物排放的燃燒技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)鍋爐尾部換熱器經(jīng)常不組織低溫省煤器等，低溫省煤器改造很多為電廠采用煙氣冷卻方式，為更好實(shí)現(xiàn)煙氣利用，可以借鑒余熱鍋爐設(shè)計(jì)理念，有效加大換熱面積。低溫省煤器改成為煙氣深度冷區(qū)的有效措施。

近年來(lái)，我國(guó)發(fā)電廠完成脫硫脫硝改造工作，為適應(yīng)更高的減排目標(biāo)，進(jìn)行燃燒器結(jié)構(gòu)深入研發(fā)，實(shí)現(xiàn)高效燃燒。如近年來(lái)研究的分層燃燒技術(shù)是從物理上實(shí)現(xiàn)燃料的逐級(jí)燃燒，減少燃燒中生成大量污染氣體，燃燒器改造配合受熱面改造是未來(lái)節(jié)能減排改造的有措施。

5? 結(jié)語(yǔ)

鍋爐運(yùn)行期間通過(guò)優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)，調(diào)整鍋爐參數(shù)等方式對(duì)鍋爐進(jìn)行改造，能夠增強(qiáng)鍋爐節(jié)能減排效果，電廠可以在分析影響鍋爐運(yùn)行效率因素的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)技術(shù)解決現(xiàn)有問(wèn)題。降低鍋爐運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，鍋爐在高參數(shù)研發(fā)同時(shí)，應(yīng)持續(xù)開(kāi)展對(duì)現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)深度研發(fā)，提升鍋爐運(yùn)行安全，促進(jìn)鍋爐運(yùn)行節(jié)能減排。受制于材料工藝限制，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鍋爐設(shè)計(jì)優(yōu)化，受熱面改造，保護(hù)鍋爐長(zhǎng)時(shí)間高效穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙靜波.基于全生命周期的鍋爐安全高效運(yùn)行及節(jié)能減排探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（1）：159.

[2] 李云.循環(huán)流化鍋爐安全運(yùn)行及節(jié)能減排[J].科技傳播，2011（5）：138-139.

[3] 王志，宋濤.國(guó)際鍋爐安全運(yùn)行節(jié)能減排技術(shù)研討會(huì)在渝召開(kāi)[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2008，24（5）：68.