神華神東電力山西河曲發(fā)電有限公司（國家能源集團山西分公司） 徐懷德

火電廠鍋爐汽輪機的運行，對于煤炭資源的消耗較大，煤炭在燃燒的過程中會產(chǎn)生大量具有污染性的氣體，不僅存在嚴重的能源消耗問題，而且會對生態(tài)環(huán)境造成污染。為更好實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標(biāo)，火電廠要主動履行自身職能，注重對生產(chǎn)目標(biāo)進行調(diào)整，加強對鍋爐汽輪機運行的管控，以綠色低碳、節(jié)能運行為主要目標(biāo)，盡可能降低鍋爐汽輪機運行對于能源的消耗以及對環(huán)境造成的影響，便于火電廠在未來發(fā)展中能夠更好地適應(yīng)社會可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 火電廠發(fā)電系統(tǒng)分析

火力發(fā)電廠在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，在火電廠日常運行與管理過程中，通過鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等設(shè)備進行能量循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換，比較典型的就是通過燃燒煤炭等資源，將化學(xué)能消耗并轉(zhuǎn)化為電能。在火電廠實際生產(chǎn)過程中，一般可以采用蒸汽再熱系統(tǒng)和給水再熱系統(tǒng)。在實際發(fā)電過程中，如何高效地實現(xiàn)能量循環(huán)、優(yōu)化管理的方式提高發(fā)電效率已成為研究重點。由于火電機組的發(fā)電容量存在一定差異，不同發(fā)電機組對于熱力系統(tǒng)的需求不同，火電廠鍋爐汽輪機系統(tǒng)的機組控制系統(tǒng)通常采用的是廠級監(jiān)控系統(tǒng)，以及分散控制系統(tǒng)的信息化管理方式。

2 火電廠鍋爐汽輪機運行過程中存在的問題

2.1 鍋爐熱效率偏低

在我國各行業(yè)及領(lǐng)域不斷發(fā)展過程中，人們對于電力能源的需求不斷提升，火力發(fā)電作為我國最主要的電力供應(yīng)方式之一，在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的過程中承擔(dān)的壓力越來越大，對鍋爐汽輪機的運行需求不斷提高。鍋爐汽輪機在火電廠發(fā)電中的作用較為突出，但是在實際運行過程中還存在較多亟須解決的問題，如鍋爐汽輪機運行會消耗大量能源，在消耗能源的同時會對生態(tài)環(huán)境造成污染。

鍋爐汽輪機在火電廠運行過程中較為關(guān)鍵，鍋爐汽輪機實現(xiàn)了熱能和機械功的相互轉(zhuǎn)化，但是因為這種設(shè)備的運行會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，加劇了環(huán)境污染問題，導(dǎo)致機械使用和我國綠色發(fā)展的理念不符，因此該設(shè)備也正在逐漸被優(yōu)化并替代。同時，受鍋爐汽輪機整體性能不高、生產(chǎn)容量較低的影響，在運行過程中鍋爐汽輪機可能存在煤炭燃燒不充分的問題，排煙溫度急劇上升，產(chǎn)生大量的熱能，這些熱能難以轉(zhuǎn)化為電能，增加火電廠鍋爐汽輪機的熱損失，影響鍋爐汽輪機的熱效率。如果為了降低熱損失而讓大容量鍋爐的汽輪機處于低負荷運行狀態(tài)，不僅會浪費大量能源，而且還會降低鍋爐汽輪機的燃燒工況。

2.2 自動化水平不高

當(dāng)前，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，自動化技術(shù)的出現(xiàn)有效提高了電力生產(chǎn)的效率與質(zhì)量。從火電廠鍋爐汽輪機的運行情況來看，該設(shè)備對于自動控制裝置的使用率不高，與計算機技術(shù)聯(lián)系不夠緊密，導(dǎo)致火電廠鍋爐汽輪機的自動化水平低下，在實際運行中對于人力操作的需求較大，存在一定安全和質(zhì)量隱患，在無法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題的情況下，可能會加劇鍋爐汽輪機運行中的能源消耗以及環(huán)境污染，不利于設(shè)備節(jié)能運行。

2.3 能耗和污染較大

火電廠鍋爐汽輪機在運行過程中，需要燃燒大量煤炭等燃料，在此過程中會產(chǎn)生大量濃煙，濃煙中含有的二氧化碳、二氧化硫等氣體在未經(jīng)過嚴格處理直接排放后，會對生態(tài)環(huán)境造成非常嚴重的污染。再加上部分火電廠的鍋爐汽輪機主要采用的是層燃模式，鍋爐汽輪機的燃燒效率不高，在不完善燃燒的情況下，導(dǎo)致鍋爐排放的污染氣體增多，尤其是在大量燃燒煤炭的情況下，大量二氧化碳的排放會加劇溫室效應(yīng)[1]。

火電廠鍋爐汽輪機的氣缸屬于一種密閉的氣室，具有隔絕內(nèi)外部空氣的作用，可以將蒸汽轉(zhuǎn)化為機械能。鍋爐汽輪機在運行時，氣缸中會逐漸產(chǎn)生較高的蒸汽熱能，在熱傳導(dǎo)下內(nèi)缸溫度會大幅上漲，在內(nèi)外缸之間存在空氣夾層，氣流可以間接進行熱量傳輸，在鍋爐汽輪機運行過程中，夾層氣流能夠起到預(yù)加熱的效果，這樣一來就能夠保證氣缸內(nèi)部良好的工作狀態(tài)，反之在夾層氣流熱量傳輸效果不佳的情況下，會對鍋爐汽輪機的正常運行造成影響，使得汽輪機能源消耗加劇。另外，受復(fù)雜工作環(huán)境影響，氣候因素、灰塵等會對鍋爐汽輪機的正常運行造成影響，可能會導(dǎo)致跳過管的熱阻變大，最終對鍋爐汽輪機組緩凝器的傳熱功能造成影響，尤其是當(dāng)鍋爐汽輪機處于負風(fēng)壓力區(qū)時，風(fēng)扇吸入的空氣不足，不利于設(shè)備內(nèi)部循環(huán)運行，會加大設(shè)備對于能源的消耗。

3 火電廠鍋爐汽輪機節(jié)能運行的意義分析

鍋爐汽輪機在電力生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域具有較高價值，該設(shè)備具有使用周期長、運行效率高、單機功率大等顯著特征，在火電廠運行過程中屬于一種有效的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。但是在火電廠鍋爐汽輪機運行過程中，該設(shè)備容易受到各種不良因素的影響，導(dǎo)致設(shè)備對于能源的利益效率受到影響。在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的背景下，我國目前正積極采取有效措施，減少生活生產(chǎn)中存在的環(huán)境污染以及能源消耗問題，實現(xiàn)對火電廠鍋爐汽輪機的節(jié)能運行管理，符合時代發(fā)展特征。

火電廠鍋爐汽輪機在運行過程中若受各種因素影響，不僅會加大鍋爐汽輪機對于能源的消耗，而且會導(dǎo)致更加嚴重的環(huán)境污染問題出現(xiàn)，容易對人們的身體健康造成危害。因此，站在節(jié)能與環(huán)保等角度考慮，注重火電廠鍋爐汽輪機運行過程中節(jié)能降耗效果提升，加強對鍋爐汽輪機節(jié)能運行的管理具有十分重要的意義。如可通過優(yōu)化改造汽輪機結(jié)構(gòu)的方式，提高鍋爐汽輪機運行的可靠性與安全性，降低鍋爐汽輪機運行過程中對于能源的消耗并減少廢氣排放，在提高火電廠電力生產(chǎn)效率的同時，更好地滿足人類社會發(fā)展對于電力能源的需求。

4 火電廠鍋爐汽輪機引起的環(huán)境問題

4.1 二氧化硫排放

從我國能源消耗結(jié)構(gòu)來看，煤炭占比居高不下，煤炭能量主要是通過燃燒的方式提取?；鹆Πl(fā)電作為我國電力生產(chǎn)的主要方式之一，火電廠對于煤炭的需求量較大，在煤炭燃燒的過程中會產(chǎn)生大量具有腐蝕性的二氧化硫氣體，危害人們的身體健康，導(dǎo)致環(huán)境污染嚴重。同時，鍋爐汽輪機運行產(chǎn)生的二氧化硫氣體大量排放，酸雨天氣頻繁，同時還會影響地下與地表水水質(zhì)下降、土壤環(huán)境遭到污染等。并且，二氧化硫氣體在陽光的催化作用下與煙塵結(jié)合，會逐漸形成酸霧，對人們的身體健康造成較大影響。

4.2 二氧化碳排放

人類社會在快速發(fā)展的過程中，面臨的環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴重，尤其是二氧化碳氣體的大量排放，進一步加劇了全球氣候變暖的趨勢。在人類生產(chǎn)、生活所排放的溫室氣體當(dāng)中，二氧化碳是導(dǎo)致氣候變暖的主要因素，近年來二氧化碳排放量呈現(xiàn)持續(xù)上漲的趨勢，甚至一些地方大氣中的二氧化碳濃度已經(jīng)超過了400ppmv，全球二氧化碳排放總量達到頂點，直接導(dǎo)致全球地面溫度上漲近1℃左右。這樣一來，會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，因此火電廠在使用鍋爐汽輪機發(fā)電的過程中，應(yīng)注重對二氧化碳排放的控制，避免在隨意排放二氧化碳的情況下加劇溫室效應(yīng)。

4.3 廢渣和煙氣排放

火電廠鍋爐汽輪機在燃燒高硫煤的過程中會排放大量煙氣，這些煙氣中含有大量三氧化硫，酸露點溫度會超過140℃，為避免高濃度三氧化硫?qū)﹀仩t汽輪機或其他發(fā)電設(shè)備設(shè)施造成腐蝕，通常需要嚴格對煙氣排放溫度進行控制。從目前的情況來看，我國火電廠鍋爐汽輪機在運行過程中，煙氣排放溫度在110～160℃左右，在工業(yè)領(lǐng)域鍋爐汽輪機的煙氣排放溫度可能更高[2]。因此，會對火電廠鍋爐汽輪機造成影響。同時，在煤炭含碳量超過正常值的情況下，火電廠鍋爐汽輪機在運行時會產(chǎn)生大量灰渣，在火電廠未能及時、合理對這些灰渣進行處理的情況下，可能會導(dǎo)致嚴重的灰塵污染現(xiàn)象，對火電廠周邊環(huán)境以及建筑、土壤造成影響，不符合我國綠色發(fā)展目標(biāo)。因此，迫切需要通過節(jié)能運行的方式，減少火電廠鍋爐汽輪機運行過程中對環(huán)境造成的污染，在滿足基本供電需求的同時，促進火電廠綠色發(fā)展。

5 促進火電廠鍋爐汽輪機節(jié)能運行的措施

5.1 加大鍋爐汽輪機的更新與改造力度

對火電廠鍋爐汽輪機進行更新和改造，是促進該設(shè)備節(jié)能運行的關(guān)鍵。首先，對鍋爐汽輪機的高低壓缸進行改造，通過降低高壓缸運行阻力的方式達到提高設(shè)備運行效率的目的，同時還可以節(jié)省設(shè)備運行時對能源的消耗[3]。對動葉型汽輪機的動葉片進行整體固定，能夠起到提高設(shè)備動力的效果；針對靜葉型汽輪機，可以考慮去除葉片當(dāng)中的加強筋，通過這種方式達到降低設(shè)備運行阻力的效果。在鍋爐汽輪機內(nèi)部可以使用保溫巖棉，可提高鍋爐汽輪機的保溫性能，降低設(shè)備運行過程中的熱量損耗。同時，還可以對鍋爐汽輪機的進出風(fēng)口進行優(yōu)化，采取相應(yīng)的方式確保設(shè)備內(nèi)部的燃料可以得到充分燃燒，以此加強對燃料的陳充分利用，實現(xiàn)減少有害氣體排放量、緩解粉塵污染的問題。

5.2 采用多元化節(jié)能凈化技術(shù)

為了保障火力發(fā)電廠實際運行效果，需要做好整體的技術(shù)分析，采用綠色節(jié)能的技術(shù)，保障整體發(fā)電工作有序開展。要優(yōu)化設(shè)計鍋爐汽輪機，注重多元化節(jié)能環(huán)保技術(shù)，保障汽輪機能提升效率、降低污染。目前，在技術(shù)應(yīng)用中，將多齒蜂窩汽封技術(shù)引入鍋爐汽輪機的實際嘗試，該方法有效改善設(shè)備循環(huán)性能，在設(shè)備運行降阻上產(chǎn)生了較好的作用，另外也可以將干冰清洗技術(shù)、鍋爐水處理技術(shù)引入到鍋爐汽輪機設(shè)計中，充分利用干冰低溫收縮的功能，清洗鍋爐汽輪機內(nèi)的煤垢和污垢。鍋爐水處理技術(shù)主要是通過低溫余熱產(chǎn)生的能量驅(qū)動鍋爐汽輪機運行的原理，采用該方式可降低鍋爐器汽輪機在運行時電能的損耗。

6 火電廠鍋爐汽輪機節(jié)能運行管理措施

6.1 強化設(shè)備控制

火電廠在使用鍋爐汽輪機的過程中，應(yīng)當(dāng)注重控制設(shè)備的給水溫度，定期檢查設(shè)備加熱器，保障實際的加熱器運行中各部分協(xié)同作業(yè)，且具有較強的密封性，該方式能夠有效滿足鍋爐和汽輪機節(jié)能運行的實際要求，有效帶動設(shè)備的傳熱和熱交換地進行。而在鍋爐汽輪機檢修過程中，要做好細致審查，并及時修補高壓鋼筋泄漏點，如果破損位置嚴重，必須更換相關(guān)位置的零部件，以免因為更換不及時等問題，產(chǎn)生設(shè)備能耗加劇等問題。另外，因為設(shè)備啟動并完成點火后，技術(shù)人員需要較長時間才能完成機組的并網(wǎng)。這就需要技術(shù)人員在保證設(shè)備安全性的基礎(chǔ)上，盡可能減少設(shè)備啟動的時間，減少并網(wǎng)期間消耗的能源[4]。

6.2 應(yīng)用脫硫工藝

針對火電廠鍋爐汽輪機的節(jié)能運行管理，加強對脫硫工藝的應(yīng)用，主要是為了減少設(shè)備運行產(chǎn)生的污染，盡管這會加大設(shè)備運行的成本，但是也需要引起火電廠的重視，認識到應(yīng)用脫硫工藝對減少鍋爐汽輪機污染程度的重要性?，F(xiàn)階段，常用的脫硫工藝主要有電子束處理、臭氧氧化處理、應(yīng)用碳基材料等。通過在火電廠鍋爐汽輪機上安裝脫硫裝置，可以有效減少設(shè)備運行時的二氧化硫排放，有助于緩解設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染，有效控制鍋爐汽輪機運行時的煙氣排放溫度。如采用碳基材料吸附特性進行脫硫處理，主要是在鍋爐汽輪機運行過程中對硫化物進行固定和轉(zhuǎn)移。該工藝可以降低鍋爐排放煙氣中的二氧化硫含量，進一步凸顯環(huán)保鍋爐和汽輪機節(jié)能環(huán)保的特點。該方式不僅提高了設(shè)備的運行效率，減少煤炭能燃料的用量，降低設(shè)備運行期間對于能源的損耗，減少有毒有害氣體排放量，而且具有較強的節(jié)能和環(huán)保性能。

6.3 減少二氧化碳排放

火電廠的鍋爐汽輪機在運行過程中，排放的二氧化碳主要與煤等燃料的消耗有關(guān)。減少設(shè)備運行時二氧化碳氣體排放，必須采取多樣化的手段，使用如天然氣、煤層氣等含碳量少或無碳的燃料，加強對火電廠能源消耗的控制?；痣姀S在鍋爐汽輪機節(jié)能運行管理過程中，應(yīng)當(dāng)注重煤炭等燃料利用率的提升，在可以保證增長發(fā)電效果的基礎(chǔ)上盡可能減少煤炭用量。如可通過使用燃料電池的方式，對鍋爐汽輪機進行改進，加強對二氧化碳的回收處理，降低二氧化碳等氣體對環(huán)境造成的污染[5]。

6.4 完善管理制度

為進一步提高火電廠鍋爐汽輪機運行的安全性與節(jié)能性，要求火電廠對現(xiàn)有管理制度進行完善，將鍋爐汽輪機作為節(jié)能運行管理的重點對象，加強對技術(shù)人員的監(jiān)管?；痣姀S應(yīng)當(dāng)結(jié)合崗位需求，進一步落實針對鍋爐汽輪機的管理責(zé)任，將責(zé)任落到實處，加強對技術(shù)人員的培訓(xùn)力度，確保每一位工作人員都能夠嚴格遵守鍋爐汽輪機操作流程，明確汽輪機節(jié)能掛歷要點，保證鍋爐汽輪機始終處于最好的工作狀態(tài)?；痣姀S還需要安排專業(yè)人員對鍋爐汽輪機的啟停工作，通過加強人員管理的方式降低對設(shè)備運行造成的干預(yù)，加強對設(shè)備的養(yǎng)護員與管理力度，完善設(shè)備檢修人員的操作流程，提高鍋爐汽輪機節(jié)能運行管理的整體水平。

7 結(jié)語

綜上所述，火電廠鍋爐汽輪機在運行的時候會消耗大量能源，易對環(huán)境造成污染。在火電廠發(fā)電過程中，在認識到鍋爐汽輪機運行價值的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)明確該設(shè)備運行對環(huán)境造成的影響，主動對鍋爐汽輪機運行存在的環(huán)境問題進行處理，加強對該設(shè)備的節(jié)能運行管理，保證設(shè)備始終處于良好運行狀態(tài)，為促進我國火電廠綠色發(fā)展創(chuàng)造良好條件。