高富明

（中煤能源新疆煤電化有限公司，新疆 昌吉 831799）

0 引言

電廠在我國社會、經(jīng)濟發(fā)展中占有非常重要的位置，也發(fā)揮著巨大的影響作用，但由于電廠在實際運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的能源消耗和污染排放等問題，因此，必須加強對電廠鍋爐的節(jié)能改造技術(shù)的推廣，在實際操作中提供人力、物力、財力等方面的支持，使其在鍋爐的運行中得到充分的發(fā)揮，并且利用節(jié)能降耗技術(shù)實現(xiàn)電廠鍋爐高效、綠色的運轉(zhuǎn)，為我國的發(fā)展和進步作出貢獻。

煤炭資源的清潔利用是我國煤炭資源匱乏、石油資源匱乏、環(huán)保壓力不斷加大的背景下，煤炭清潔利用已成為我國煤炭企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要戰(zhàn)略，同時也是解決環(huán)境污染、提高我國能源自給率的重要技術(shù)途徑。燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，可以實現(xiàn)煤炭資源的集中化燃燒利用，在將煤炭轉(zhuǎn)化為熱源和電力能源的同時，利用集成化治理技術(shù)提高煤炭資源應(yīng)用過程中的利用率，降低污染廢棄物排放量。隨著工業(yè)經(jīng)濟和國民生活水平的提高，我國對煤炭資源燃燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的依賴度越來越高，燃煤鍋爐的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的矛盾日益突出，主要表現(xiàn)在以下3 個方面。

（1）我國優(yōu)質(zhì)煤炭資源供需矛盾激化，上游采掘行業(yè)必須逐步加大開采力度。

（2）雖然集成化煤炭鍋爐燃燒技術(shù)在煤炭資源清潔化利用上已經(jīng)表現(xiàn)出極大的技術(shù)優(yōu)勢，但是受到產(chǎn)業(yè)規(guī)模限制，燃煤鍋爐每年排放的污染物對自然生態(tài)造成了極大的損害。

（3）燃煤產(chǎn)生的二氧化碳造成的溫室效應(yīng)日益顯著。因此，本文梳理總結(jié)了電廠鍋爐節(jié)能降耗改造現(xiàn)狀及存在問題，并提出相應(yīng)的整改措施。

1 電廠鍋爐節(jié)能降耗意義

電廠鍋爐的節(jié)能改造對于提高電廠鍋爐的運行效率、加強國家對電廠鍋爐的管理起著十分重要的作用。所以，在電廠建設(shè)中，應(yīng)該優(yōu)先考慮購置節(jié)能型電廠鍋爐，并對現(xiàn)有鍋爐進行技術(shù)改造和創(chuàng)新改造，以提高煤炭資源利用率和能源利用率。節(jié)約能源的意義，不僅是為了獲得更大的經(jīng)濟效益，也是為了提高生產(chǎn)效率，為了保證安全、高效地工作。電廠鍋爐的節(jié)能改造，對電廠的技術(shù)改造、設(shè)備運行的穩(wěn)定性、實用性都有很大的促進作用[1]。

2 電廠鍋爐節(jié)能改造的現(xiàn)狀

在當(dāng)前的電廠鍋爐節(jié)能改造中，為了達到節(jié)能目的，往往采用分層燃燒、天然氣助燃等技術(shù)。同時，采用碳化硅作為爐拱材料，根據(jù)爐拱形狀、尺寸和拱面的空間進行合理的設(shè)計，使得高溫?zé)煔饩哂休^好的運行狀態(tài)，對實現(xiàn)鍋爐的節(jié)能減排具有重要意義。在爐排的選用上，選用技術(shù)先進、精鑄、精加工的爐排，改善爐排漏煤量、排風(fēng)不均等問題，對鍋爐風(fēng)室進行了改進，將兩邊進風(fēng)的風(fēng)室設(shè)置流擋板，通過改變風(fēng)室與風(fēng)口之間的聯(lián)系，改善了爐壁的密封性能和隔熱性能。利用纖維填料作隔熱層，將遠紅外涂層涂敷于隔熱層上，增加隔熱層的輻射強度，并對爐膛負(fù)壓進行調(diào)節(jié)，以達到減少過剩空氣系數(shù)的目的?？梢允褂眯碌拿禾刻砑觿?，從而有效地提高了灰熔點，防止了鍋爐的燒焦問題。采用上述技術(shù)措施，可以有效改善鍋爐的燃燒狀況，保證燃油的燃燒效率，使燃煤得到充分燃燒，減少了不完全燃燒的損失，減少了排煙熱量的損失，使鍋爐熱效率得到了明顯的提高[2]。在鍋爐熱量損耗中，排煙熱量占了很大比重，因此，在充分利用煙道余熱的同時，還應(yīng)進一步控制過量的空氣。不同的廢熱回收方法對鍋爐的熱效率有一定的影響。在確定排煙溫度時，一般應(yīng)將其設(shè)置在比煙氣露點更高的位置，從而防止常規(guī)換熱器被低溫酸蝕，從而減少熱污染。

3 電廠鍋爐檢修重點

電廠鍋爐長期處于高溫、高壓、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輔機眾多的情況下，不可避免地會出現(xiàn)各種故障，而在節(jié)能改造過程中，主要涉及的主要環(huán)節(jié)和主要故障有：①加強對水冷壁、過熱器、再熱器和節(jié)煤器的檢查和維護，這四個部分在使用過程中很容易發(fā)生故障，而加強這些部位的維護，可以明顯地提高其燃燒效率；②要防止?fàn)t膛爆燃，定期清除積存的易燃物，檢查爐膛的通風(fēng)和燃燒狀態(tài)，避免易燃物的不斷積累，造成鍋爐內(nèi)部溫度、壓力、溫度的持續(xù)升高，從而引發(fā)火災(zāi)和其他事故；③要對鍋爐的水位進行嚴(yán)格的控制，保證鍋爐內(nèi)的液態(tài)水和蒸汽達到一定的平衡，因此要嚴(yán)格控制水位，防止鍋爐中的水過多或過少，從而保證鍋爐的安全運行[3]。

4 電廠鍋爐能耗形式及節(jié)能要點

4.1 電廠鍋爐能耗損失形式

電廠煤炭鍋爐燃燒產(chǎn)生的含氮氣體和含硫氣體會造成大氣污染，引發(fā)酸雨等生態(tài)環(huán)境污染物。煤炭不充分導(dǎo)致副產(chǎn)殘渣仍含有大量碳氫化合物，造成資源的浪費。煤炭燃燒產(chǎn)生的灰分如果處理不合格，漂浮到大氣中會造成嚴(yán)重的霧霾。煤炭燃燒產(chǎn)生的熱量在交換、傳遞過程中會損失，降低燃燒效率，浪費煤炭資源。

4.2 電廠鍋爐節(jié)能要點

通過工藝優(yōu)化、煤炭預(yù)處理等手段提高煤炭在鍋爐內(nèi)的燃燒程度，實現(xiàn)煤炭大部分碳氫化合物的充分燃燒放熱。優(yōu)先選擇灰分含量少、揮發(fā)分固定碳含量高、水分含量少的煤炭作為燃料使用?；曳趾可偃紵蟮幕曳稚?，排灰處理工藝苛刻度低；水分含量少，煤在燃燒時，水分蒸發(fā)能減少熱量，提高了燃燒效率；高揮發(fā)分和高含碳量，能燃燒的碳氫化合物。鍋爐投料煤粉的顆粒尺寸分布要均一，既提高了鍋爐運行的穩(wěn)定性，又增加煤炭與空氣的接觸面積。

5 電廠鍋爐節(jié)能改造存在的問題

5.1 煤炭燃料問題

煤炭品質(zhì)是決定鍋爐燃燒效率和能耗損失的核心要素。我國大部分電廠鍋爐企業(yè)沒有建立煤炭品質(zhì)、鍋爐燃燒工藝、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益之間的平衡體系。不同品質(zhì)的煤炭燃燒效果也不同，如果選擇的燃燒工藝不合理，則很多低品質(zhì)煤炭無法充分燃燒，增加了煤炭資源浪費。此外，如果煤炭中的難燃燒組分過多，則燃燒產(chǎn)生的殘渣較多，既增加了后續(xù)污染物治理工藝的難度，由造成了資源浪費。除了煤炭資源，電力鍋爐廠運行時還需要使用部分重質(zhì)液體燃料，用于鍋爐運行前期的升溫和停車降溫。此外，電廠鍋爐企業(yè)如果忽視了，煤炭和重質(zhì)燃料的存放環(huán)境控制，導(dǎo)致燃料吸收了水分或者有效組分揮發(fā)，也會造成燃料資源浪費。

5.2 鍋爐運行問題

鍋爐燃燒能耗較高的原因與鍋爐實際運行過程的負(fù)荷率達不到鍋爐設(shè)計負(fù)荷率息息相關(guān)，從而導(dǎo)致鍋爐燃燒所釋放出的熱量絕大多數(shù)都用于維持自身裝置運行，能夠作為熱量或者電力輸送的能量減少，同時也會降低裝置和設(shè)備的使用壽命。其次，煤炭在鍋爐中出現(xiàn)頻繁的熄火情況，不僅會影響到煤炭燃燒效率，也會增加頻繁開啟設(shè)備所消耗的能量。導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)頻繁熄火的原因有很多，使用的煤炭品質(zhì)不達標(biāo)、作業(yè)人員操作不符合規(guī)章制度、設(shè)備突發(fā)性失效等。此外，與國外先進的電產(chǎn)鍋爐燃燒技術(shù)相比，當(dāng)前我國技術(shù)存在智能控制程度低、微操作控制不足、儀表自動化程度低、全程檢測系統(tǒng)不完善等，很多現(xiàn)場運行情況還依賴于工人經(jīng)驗判斷。這導(dǎo)致了生產(chǎn)運行存在很多能耗多的環(huán)節(jié)，并且開展的節(jié)能改造措施沒有科學(xué)、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐。

5.3 設(shè)備及運行管理問題

有些電廠鍋爐企業(yè)，經(jīng)過長年生產(chǎn)運行，早期應(yīng)用的設(shè)備、裝置已經(jīng)無法滿足當(dāng)期企業(yè)發(fā)展、社會環(huán)保、節(jié)能降耗需求，出現(xiàn)煤炭燃燒不充分、設(shè)備頻繁故障、鍋爐頻繁熄火等情況出現(xiàn)，造成大量的資源浪費和能量損失。從長遠角度來看，企業(yè)為了加快轉(zhuǎn)型速率，適應(yīng)新時代生態(tài)文明工業(yè)發(fā)展需求，必須要提高設(shè)備、裝置投資力度，積極引進新型、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)備。如果企業(yè)沒有制定合理的設(shè)備檢修、裝置檢修管理制度，鍋爐長期運行后，煤炭燃燒產(chǎn)生的固體殘渣會大量地趁機在水冷壁、過熱器后屏、再熱器后屏上，導(dǎo)致裝置傳熱阻力增加，造成能量損失。

5.4 技術(shù)水平問題和工作人員職業(yè)素養(yǎng)

熱工自動化系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電廠，它是通過運用現(xiàn)代計算機技術(shù)、傳感技術(shù)等技術(shù)手段來監(jiān)控和優(yōu)化整個發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)約了大量的人力、物力，同時也大大提高了系統(tǒng)的工作效率。工作人員的工作水平直接關(guān)系到電廠的節(jié)能改造工作的質(zhì)量，具有較高的專業(yè)素質(zhì)，能夠促進電廠的節(jié)能改造工作的科學(xué)化、合理性發(fā)展。電廠鍋爐節(jié)能改造所需要的專業(yè)素質(zhì)，主要是掌握鍋爐、掌握新技術(shù)基礎(chǔ)、了解電廠鍋爐的實際情況、對當(dāng)前市場的節(jié)能改造技術(shù)把控三者缺一不可，共同支撐著工作人員進行電廠鍋爐節(jié)能改造工作，能夠為電廠鍋爐的節(jié)能改造工作提供人力資源方面的支撐。

6 電廠鍋爐節(jié)能改造解決措施

6.1 做好煤炭與燃料質(zhì)量控制

為了降低鍋爐能量損失，要建立企業(yè)關(guān)于煤炭品質(zhì)、燃料品質(zhì)、燃燒效率、經(jīng)濟效益之間的關(guān)聯(lián)體系，做好鍋爐工藝、煤炭、燃料的設(shè)計選擇工作。在鍋爐燃燒工藝設(shè)計方面，在設(shè)備選型方面要選擇工作穩(wěn)定性好、材質(zhì)抗性強、檢修容易的設(shè)備；在煤炭品質(zhì)搭配上，要合理選擇不同性質(zhì)的每種進行配煤搭配，將煤炭的灰分、水分、揮發(fā)分、固定碳、熱值等各項指標(biāo)調(diào)配到工藝最適宜的混合燃料。

6.2 余熱利用

鍋爐燃燒后的熱量除了以電力、高溫蒸汽、維持裝置運轉(zhuǎn)形式表現(xiàn)以外，還在各個環(huán)節(jié)有大量的余熱沒有充分利用起來。盡管在鍋爐的設(shè)計階段，通過熱力計算和管線的設(shè)計，可以回收大量的化學(xué)產(chǎn)品的熱量，但在實際的生產(chǎn)過程中，仍然會有大量的能源流失、泄漏、發(fā)散。面對這樣的局面，企業(yè)不能依靠設(shè)計單位的理論知識，而應(yīng)該組織有豐富的現(xiàn)場操作人員進行技術(shù)總結(jié)和整改，從實際中找出廢熱的流向，并將其與生產(chǎn)流程、供熱網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，使余熱得到最大程度利用。

6.3 減少鍋爐運行時熱量損失

主要從以下方面入手：降低空氣預(yù)熱器的氣體泄漏率，提高鍋爐體系中氧氣濃度和氧氣分壓，提高煤炭燃燒效率。對鍋爐內(nèi)的溫度進行精細化操作，防止高溫所引發(fā)的能量過度損失。煤炭燃燒過程，需要定期接入吹灰系統(tǒng)，保證能夠爐膛清潔，防止?fàn)t膛壁結(jié)垢[4]。

6.4 水冷壁高溫腐蝕問題的預(yù)防

首先，嚴(yán)格控制鍋爐內(nèi)的氧氣調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整燃燒室內(nèi)的空氣分配，以保證煤粉的均勻分配，一般采取的措施包括：調(diào)節(jié)旋風(fēng)開度、二次風(fēng)開度、煤粉分散器等；其次，針對不同煤種，設(shè)計了不同的磨煤機出口溫控方案，對低揮發(fā)分煤，對高揮發(fā)煤進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，對高揮發(fā)煤進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并根據(jù)煤質(zhì)的變化來調(diào)節(jié)動力分離器的轉(zhuǎn)速，以保證煤粉的頻粒細度；最后，保證一次風(fēng)量足夠，一次風(fēng)壓適宜。

6.5 廣熱管換熱器

熱管式換熱器的主體結(jié)構(gòu)是由多根熱管相互結(jié)合形成的表面換氣結(jié)構(gòu)，它可以不與其他熱流體發(fā)生接觸，實現(xiàn)對煙氣余熱的有效回收，可以有效地提高鍋爐的熱能利用率，減少鍋爐的漏風(fēng)現(xiàn)象，減少煙塵排放。在實際使用中，熱管式換熱器的主要功能是進行低溫除塵、廢熱回收，它不但可以有效地提高自身的熱利用效率，而且可以有效地減少鍋爐的總能量消耗。

6.6 添加鍋爐清灰劑

本產(chǎn)品采用硝酸鉀、硝酸鈉、催化劑等組成，具有除灰、除渣、防腐蝕等功能。在燃煤中加入清灰劑，可以使清灰劑分解、滲透到受熱表面，達到助燃作用，降低結(jié)垢的產(chǎn)生，確保受熱面的潔凈，提高傳熱效率，達到節(jié)能的目的。這種方式能有效地降低鍋爐的受熱表面的腐蝕，從而延長鍋爐的使用壽命，并改善整個煤炭的管理經(jīng)濟效益。

6.7 制定完善管理制度

在鍋爐機組的日常運行中，應(yīng)加強對機組的管理，對機組的運行進行嚴(yán)格的約束，以保證機組的正常工作。企業(yè)可以針對設(shè)備的實際操作和崗位要求，建立相應(yīng)的責(zé)任體系，明確責(zé)任，加強員工的培訓(xùn)，使員工能夠熟練掌握設(shè)備的參數(shù)和操作方法，從而使設(shè)備在較長時間內(nèi)保持最佳的工作狀態(tài)。此外，還應(yīng)該建立相應(yīng)的連帶責(zé)任體系，一旦機組在使用過程中發(fā)生故障，不僅涉及操作人員，而且領(lǐng)導(dǎo)也要承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。該措施可使鍋爐汽輪機在使用過程中得到有效的管理和保養(yǎng)，使其在工業(yè)和電力領(lǐng)域得到更大的發(fā)展[5]。

6.8 引入多元化節(jié)能技術(shù)

在鍋爐汽輪機生產(chǎn)和應(yīng)用中采用節(jié)能技術(shù)，可以有效地優(yōu)化設(shè)備的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。在生產(chǎn)設(shè)備時，應(yīng)該將多齒蜂窩式氣封技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，能夠有效地提高循環(huán)性能，減少零件的工作阻力，從而提高生產(chǎn)效率。在設(shè)備的應(yīng)用上，可以采用干冰清洗技術(shù)、鍋爐水處理技術(shù)，利用其低溫收縮作用，對設(shè)備內(nèi)的污物和污物進行有效的清除。鍋爐水處理技術(shù)可以通過低溫產(chǎn)生的熱量來驅(qū)動裝置的運轉(zhuǎn)，從而大大減少了能源消耗。

7 結(jié)語

在電站節(jié)能改造中，應(yīng)從實際情況出發(fā)，對鍋爐及附屬設(shè)施的關(guān)鍵部位和環(huán)節(jié)進行改進與控制，同時加強對自動化系統(tǒng)的管理和技術(shù)人員的培訓(xùn)，更新和重點改造，改進鍋爐的運行管理模式，通過規(guī)范正確的鍋爐操作和檢查維修等工作，為確保鍋爐科學(xué)合理地運轉(zhuǎn)，延長鍋爐的使用壽命，提高其工作效率，節(jié)約能源。