锅炉汽轮机节能及运行管理分析

崔志成

（国电建投内蒙古能源有限公司）

0 引言

锅炉制造业随着我国经济与工业的快速发展也进入了鼎盛时期。在此过程中，随之而产生的环境与能源问题也日益严重，已成为世界性问题。人类的生活水平受环境与能源因素所影响，为了保障人类的生活就必须发展环保、节能、污染低的工业。所以作为工业污染源之一的锅炉汽轮机，企业应该重视降低其运行过程中的能耗与对环境的污染，并做好设备运行管理，落实可持续发展政策的要求，保护好我国生态环境。为此，企业需要从锅炉汽轮机运行的现存问题出发，分析问题产生的主因，继而提出有效的解决办法，并优化设备运行管理模式，从而最大程度地降低锅炉汽轮机的污染性和高能耗性。

1 锅炉汽轮机运行现状

1.1 锅炉热效率有待提高

自工业革命开始，创造了各种类型与用途的机械设备并运用在各行各业中，促进行业与产业的持续发展，但同时机械设备的通病，如消耗能源极高，排放物会污染环境等问题也逐渐显露出来。锅炉汽轮机作为工业与电力领域常见的设备，其高能耗、高污染性一直是阻碍我国工业与电力行业深入发展的原因之一。目前，行业内普遍使用的是小容量锅炉汽轮机，它的缺点是容量偏小导致燃烧不充分，没有达到良好的热效率，使得排放的烟雾中仍含有较高的热量，热量利用率过低。而大容量的锅炉汽轮机也同样存在燃料燃烧不充分的问题，主要原因是由于其运作载荷偏低造成能源浪费。

1.2 自动化程度不高

随着我国科技水平的提升，设备自动化已成为工业设备迭代发展的新方向，也为工业生产质量与生产效能的进一步提升提供了重要的支撑。从现状看，我国锅炉汽轮机的自动化程度仍相对滞后，设备没有安装相应的运行监测装置，造成设备的实时运行状态数据不能准确地、及时地反馈给操作人员，导致操作人员不能适时地调整设备运行状态。另外，设备电机的运作能力不能完全发挥，也是能源被浪费的原因之一。

1.3 对环境具有高污染性

烟雾是锅炉汽轮机燃烧运行过程中的主要排放物。当前，层燃模式是锅炉汽轮机燃烧的主要形式，该形式的燃烧效率低下，无法充分燃烧燃料，导致烟雾中带有高浓度的二氧化碳等污染环境的危害气体。同时，以煤炭作为燃料的锅炉汽轮机，会在燃烧过程中产生二氧化硫、二氧化碳等污染气体，并随烟雾排放到环境中造成环境污染。

2 锅炉汽轮机节能及运行管理的必要性

锅炉汽轮机运作功率强大，具有高效的能源转换能力，同时使用期限较长，所以被广泛应用于工业与电力领域，但同时，它也受各种因素影响而使得能源有效利用率一直偏低。随着社会的发展以及生态环境保护对经济发展的重要性越来越明确，全球都十分注重对生态环境的恢复、保护与减少污染物排放，特别是减少能源消耗这方面更是世界各国重点研究的课题。因此，节能成为世界各国保护环境，减少污染，降低能源消耗的重要手段。为了解决锅炉汽轮机高能耗，高污染性的缺点，企业必须重视对其节能降耗与设备运行管理方面的方法研究，可以从结构优化、日常管理、强化运行稳定性与提高运行安全等多个层面，多措并举地进行设备节能与运作管理，从而达到减污增效，提高经济效益，促进企业可持续发展的目标。

3 锅炉汽轮机节能措施

3.1 优化设备结构与运行方式

第一，改良锅炉汽轮机的设备结构。通过改良锅炉炉拱结构的尺寸与形状，可以让锅炉的容量变得更大，有效地解决锅炉配风不合理和煤炭泄露等运行缺陷，从而满足设备节能的要求。另外，提高锅炉保温能力，减少热量散失也是节能的关键措施，因此在制作锅炉汽轮机时应用石棉材料，可以提高锅炉的保温能力，减少热能散失，让热能得到充分的利用。对汽轮机组的结构改造，可以通过提高高压缸运行平滑度或者避免低压缸疲劳现象，实现设备的节能要求。若是叶片型汽轮机组，则主要考虑对叶片进行改良，如动叶型汽轮机组可以通过强化动叶片的牢固度，提高动力强度，又或者对隔板气轴间的缝隙进行扩大，实现降耗的效果。若是静叶型汽轮机则可以拆除静叶片中的加强筋，减少其运行阻力，实现节能目的［1］。

第二，优化锅炉汽轮机的运行方式。关于锅炉汽轮机的节能举措，不仅要对设备结构进行改良，还需要结合运行方式的调整，才能达到理想的效果。首先可以通过优化进风与出风方式，充分利用烟雾的余热与层燃模式的特点，让燃料可以完全燃烧，达到最大化利用能源的目的。其次，利用变频技术控制煤量和风量，提高煤炭的使用率。还有是调整循环水泵运行方式，通过调整机组负荷实现降耗增效的效果。循环水泵运作过程中，机组作用力随循环水量的增大而增大，随之能耗也增大。因此企业在设备的实际运作过程中，要调节设备载荷，让机组作用力始终维持在适宜的水平，将机组作用力增值与循环水量增值之间的差维持在最大的水平，从而有效控制机组的能耗。另外，加热器的水位也直接影响水的温度，要减少热量的散失，实现能源的有效利用，就必须将端差保持在最低值。因此，为加热器增添温度传感功能以及温度控制功能，可以满足以上要求。传感器应与PLC控制器连通，然后由传感器探测不同水位的温度，通过PLC控制加热器对水进行加温，从而保证端差值处于最小值，实现降耗的目标。最后是优化抽气设备的运行方式，每当夏季环境温度较高时，都会造成设备的运行效率下降，能源消耗剧增。因此应该利用冷却水极低温度的特点，冷却抽气设备的液体温度以及通过空调降温降低环境温度［2］。

3.2 综合利用各种节能技术

制造锅炉汽轮机以及其运作过程中，可以综合利用多种节能技术，让锅炉汽轮机更加节能。例如多齿蜂窝状汽封技术是制造过程中的节能技术，它可以提升锅炉的流通性，减少阻力影响，强化机组运行效率。又比如锅炉干冰清洗技术和水处理技术，则是设备运作过程中的节能技术。干冰清洗技术利用干冰低温收缩的特性，对设备中的煤残留物与油污进行清洗。而锅炉水处理技术则是对能源的再利用，将废热中的能量重新用回设备的运作中，达到降低能耗的效果。

4 锅炉汽轮机良好运行管理的要点

4.1 做好汽轮机组运行关键点的控制

首先，控制好汽轮机组的给水温度非常重要，还要定期维护加热器，确保各部件良好的密封性能，保障其性能满足锅炉汽轮机的运行要求，让锅炉的换热和传热过程能高效进行。其次，要及时修补高加筋管的渗漏点，如渗漏严重必须更换。另外还要避免过厚的水垢影响高加筋管的换热效率，因此需要定期用喷射法或者化学剂清除水垢。最后是确保凝结器的真空性能，保障设备的工作效率和减少煤炭的使用量。通过定期检修工作，保证凝结器的真空性能符合设备的运行要求，并且定期清洗凝结器里的水垢，防止换热效能被沉积的水垢影响。

4.2 强化日常设备管理

锅炉汽轮机的使用应该由专业人员专职负责，例如机组的启动与停机操作，此过程中如果出现紧急停机，极易造成设备故障。锅炉的温度在启动后会逐渐上升，而随后的机组并网过程则会耗费较长的时间和消耗较大的能源。所以为了降低耗能，启动人员在不影响设备安全运行的状况下，应该降低启动的时间。首先，设置压力值为4MPa的旁压并打开，然后手动方式开启真空破门，将真空度维持在-60～-50kPa之间，这样既可以加快启动的速度，增大蒸汽输出量，也可以降低启动过程中能源的消耗。当设备停机操作时，应采用滑动参数停机模式，这样既可以降低锅炉汽轮机的温度，也可以充分利用余热，实现节能的效果。其次是设备停机后，对设备部件、凝结器等进行检修，对灌水漏水、真空密封性等问题进行检查确认，保证设备能安全运作。最后是拓展日常设备管理范围，如将阀门内漏作为日常检修点。每次设备启动前应该检查疏水阀门的密封性，确保状态良好［3］。

4.3 结合实际情况进行运行管理

对锅炉汽轮机的运行管理，可以参考钢炉汽轮机，从而获得科学有效的改造升级方法，实现能源的最大化利用，提高企业经济效益。例如锅炉汽轮机的凝结器是机组的重要部件，它支撑着设备的正常运作。针对该部件的改进，可以从端差和真空度等方面进行，同时强化对其的监控，这样既可以降低汽轮机组的大修概率，也保证设备的高效运作，为节能和降耗提供有力的支持。又如汽轮机的汽封系统，它的主要作用是为了防止蒸汽沿轴线渗出，导致轴承底座的油混入水分，影响了油的性质，以及避免蒸汽外露对环境和其他设备造成影响，因此该系统可以保障汽轮机的能源利用率。除此以外，汽轮机的工作效率正比于机组的气流流动性，气流量随流动面积的增大而增大，因此对叶片或隔板上的污垢进行喷砂清除，可以改善机组的气流通过性，从而提高设备的效率，降低耗能。

4.4 健全相关管理制度

完善的制度可以有效地对操作人员的操作进行约束，因此企业要制定健全的锅炉汽轮机运行管理制度，保障设备持续处于良好的运行状态。企业应当结合自身情况和设备情况，制定与落实责任制，明确各相关人员的具体责任。同时提高人员培训的投入，强化人员对设备性能、参数以及日常管理关键点的掌握能力，为锅炉汽轮机持续、高效的运作奠定强有力的基础。另一方面，连带责任制也是相关管理制度的重要组成部分。当设备出现问题时，不仅操作人员需要承担责任，各级领导也需承担相应责任。建立全面的锅炉汽轮机运行管理制度，才能保证设备的正常运作，满足节能、降耗的要求。

4.5 持续优化节能技术

除了完善的运行管理制度，相应的技术管理与技术对锅炉汽轮机的节能与运作管理也十分重要。质量监督管理部门要主动引入节能技术和装备，为提高锅炉汽轮机效能和能源利用率提供技术上的支持。例如针对锅炉汽轮机运行过程热量散失的问题，可以通过安装余热回收装置，实现对烟雾热量的再利用，降低排放烟气的温度，提升设备的工作效率以及提高节能效果。工艺设计技术和日常运行参数调整是锅炉汽轮机节能技术的两大方面。对于工艺设计，应该选择科学、适宜的工艺，从而减少能源的消耗。还有，借助锅炉汽轮机废水处理技术，对设备产运行中产生的大量冷凝水进行处理，也同样可以实现能源消耗减少的效果。至于调整运行参数，实质就是找出锅炉温度、压力、膛负压等的平衡点，并将这些参数维持在标准的范围内，保证设备的端差、真空度等指标均达到理想的状态，从而减少能量的散失。

4.6 借助政策促进节能降耗目标的达成

政策对于锅炉汽轮机节能目标的实现也有着至关重要的作用。当前，绝大部分锅炉企业仍然是被动地进行节能增效的工作。为了响应国家节能减排号召，落实可持续发展战略大计，同时为企业发展打开新的局面，锅炉行业需要尽快实现产业结构优化，以行业发展重点为切入点，促进行业朝节能环保方向转变。另一方面，在锅炉汽轮机运作中，要以节能为核心，以可持续发展战略为方向，努力改进设备并完善相关管理制度。同时还要在节能减排指标体系与联动发展机制的共同作用下，聚集社会力量，发挥企业节能增效的主体作用，促进群众的节能意识的提高。另外，政府部门要鼓励企业实施节能举措，并为企业提供相关工作培训与人才培养的机会，促进企业在该方面的专业能力提升。

5 结束语

锅炉汽轮机是工业与电力领域常见且重要的机械设备，但其能耗高、污染大的弊端也违背了当前国家节能减排、保护生态以及可持续发展战略等方面的要求，严重影响了行业的发展。为了实现锅炉汽轮机节能增效的目标，企业应当结合实际企业状况和设备状态，通过科学手段与技术，优化锅炉汽轮机的构造与运行方式，并综合多种节能技术进行日常设备管理，让锅炉汽轮机保持良好的设备状态，从而提升能源利用率，减少危害气体的排放，提高设备工作的效率，进而更好地推动工业和电力行业的可持续发展，满足国家节能减排、保护环境以及可持续发展战略的要求。