电厂锅炉汽轮机系统的绿色设计分析

邹晓男

山东华盛特克科技有限公司 山东济南 250101

近些年，我国工业产业快速发展，资源消耗量也有不断增多趋势，能源短缺的问题逐渐凸显出来，对我国国民经济健康、可持续发展过程可能会形成一定制约作用，在这样的大背景下，我国提出可持续发展的重要战略，以期规避生态环境持续恶化的问题，为子孙后代造福。为应对电力资源消耗量不断增多的问题，电力行业及企业积极践行改革路线，加大先进技术与管理方法的引进力度，很多电力工程陆续建设[1]。锅炉汽轮机是电厂的重要构成，加强对该设备的绿色化设计，是电厂增产增效、可持续发展的有效方法之一。

1 电厂锅炉汽轮机系统绿色设计遵照的原则

1.1 环保原则

锅炉汽轮机组绿色化设计阶段，认真遵循环保原则，这是贯彻落实我国环保政策要求的有效途径之一。在全球气候变暖问题不断加重的背景下，人们保护环境的思想意识有所增强，自觉秉持科学发展管开发、发展经济的理念，力争在可持续发展道路上越走越远。锅炉汽轮机系统在设计阶段，一定要考虑到环保问题，力争将机组运行阶段所产生的温室气体与有害气体量降到最低，加强现代节能技术的使用，使汽轮机系统运行和生态环境发展形成协调、和谐关系，系统运行效益实现最大化[2]。

1.2 合理性原则

电厂锅炉汽轮机运行阶段资源消耗量不断增多，在满足社会发展现实需求的基础上，应不断提升系统绿色设计的合理性水平。具体设计实践中，要明确现代社会的发展需求，满足电厂长远发展的需要，一方面要尽量节省系统的绿色设计成本，另一方面也要从根本上保障锅炉汽轮机的使用性能。

2 锅炉汽轮机的绿色设计内容与方法

2.1 脱硫

煤炭是当下我国锅炉汽轮机生产阶段采用的主要燃料，煤炭内硫含量较高，煤炭燃烧后会产生SO2气体，若电厂锅炉汽轮机没有配置脱硫装置，那么当SO2气体被排放至空气中，就会形成酸雨，降低我国生态环境质量，对人体生命健康构成威胁。当前锅炉生产过程中脱硫成本较高，为使电厂实现可持续的发展，国家相关部门要强制推行相关政策与方法，有针对性的改善现有电厂。

当前，循环流化床脱硫和烟气脱硫等是常见的脱硫装置，脱硫效率高达60%。烟气脱硫技术已经基本成熟，但技术运营过程中要投入较高成本，大概是电厂建设总投资的1/4-1/3。

2.2 降低排烟温度

电厂锅炉在推行脱硫改造措施以后，烟气内SO2气体浓度明显降低，减轻了电厂设备在低温状态下被腐蚀的程度，排放烟气温度的适宜区间为60-70℃，大概能使汽轮机组热效率有5% 的提升幅度，在节约能源、降低温室气体排放量、延缓地球气候变暖问题等方面发挥重要作用。

2.3 降低机组的冷凝温度

站在热力循环视角出发，很难降低汽轮机的冷凝温度。很多人员在研究及实践中发现，只有提升凝汽热量的利用效率，并将其合理用于其他工业领域中，方能实现绿色、有效发展的目标。热电厂可以被看成是当下最好的应用途径，很多已建的电厂逐渐被整改为背压式热电厂，以上是充分利用冷凝热量的可行方法，进而减少了温室气体的排放量。应综合多方面因素，布置大型热电机组，做到和大型热用户企业统筹规划。

2.4 减少CO2 的排放量

CO2的排放量和燃料消耗量之间存在正相关性，这已经是毋庸置疑的事实，通过减少CO2的排放量是提高能源利用效率、减少煤炭资源消耗量的有效方法之一。当下，可用于减少CO2排放量的方法措施主要有：改善与优化投运机组的性能指标；采用超临界、循环流化床、热电联产技术等。燃料脱碳可以被理解为采用碳含量偏低（比如团燃气）或者无碳燃料，以将过往高碳含量燃料取而代之，降低每单位能耗时CO2的排放量[3]。

燃料电池是利用电化学氧化过程生产电力资源，等同于直接把化学能转变为电能，扭转了燃烧产热时生成水蒸气驱动发电机组运行的模式，故而卡诺定律不会对燃料电池效率提升形成约束作用。当前，国内采用的碳氧燃料电池发电效率偏低，国内外众多学者不断探究其和锅炉汽机有效整合的方法。

2.5 回收利用CO2

大量排放CO2，不仅促进了地球升温过程，还浪费了CO2资源，故而锅炉汽轮机系统绿化设计时，应加强CO2排放量的有效调控，针对排放出的CO2通过合理方式进行回收、固定、利用与再资源化，以上是当下欧美等发达国家节能减排实践中常用方法之一。对CO2的回收、固定面对的对象主要是锅炉直接排放出的CO2、空气内的CO2，当前，国内常用的方法有化学吸收、膜分离及浮石吸附等。对于电厂而言，锅炉运作期间会形成大量烟气，CO2浓度偏低，这也提示当下烟气脱碳的成本相对较高。日本有科学家开发出海洋生物吸收CO2的方法，选出集中可以再高浓度CO2下生长繁殖的海藻，用于吸收附近工业厂区排放出的CO2。

在化工领域中，CO2可以被制成尿素、干冰、水杨酸等，以上产品历经深加工工序后能制得更多产品，可以说在国民经济中CO2有较高的利用价值。当下，工业副产品产气与废气内CO2浓度偏高，具备较完善的应用条件。我国已经采用CO2合成甲醇、甲烷，在催化剂开发领域中已取得较好成绩，在提升CO2转化率技术研究方面逐渐抵达国际领先水平。

3 结语

煤炭是电厂锅炉汽轮机常用燃料，发电阶段会形成大量CO2、SO2气体，对我国环境形成加大危害。将绿色理念渗透至电厂锅炉汽轮机系统设计进程中，一方面能提升电厂的环境效益，另一方面也能减少电厂能源消耗量，实现可持续发展的目标。可以从脱硫、CO2减排与回收利用等方面着手，减轻我国当下能源紧张的现状，为我国国民经济开始发展、进步提供可靠支持。