火电厂锅炉汽轮机系统的节能环保问题及措施

刘 楠 邢海鹏

国能河北龙山发电有限责任公司，河北 邯郸 056400

0 引言

锅炉汽轮机，在火电厂生产中扮演着十分重要的角色，是其中必不可少的元素。作为一种先进的装备，它还可以进行高效的能量转化。但在锅炉汽轮机正常的运作过程中，会消耗大量的能源，加大环境的负担。近年来，政府发布许多报告，对二氧化碳排放提出一定的标准，尤其是对火电企业的要求更为严格。相关的火电厂需要配合政府工作，控制生产中的能源耗费，减少污染物的排放，最终减少环境污染。这种生产不仅对环保工作和总体的可持续发展有利，还可以提高企业内部的资源利用率，节约成本，提高经济效益。

1 火电厂发电系统基本概况

火电厂的发电系统存在整体的能量循环流程，该流程主要包括3 个主设备：锅炉、汽轮机、发电机。火电厂发电时，主要进行能量的转换，工作原理也十分明确，是将燃料燃烧的化学能通过发电过程转变成电能投入使用。整个过程中的能量循环，又被称作朗肯循环。在整个发电过程中，为了提高其工作效率，需要在生产作业的过程中充分利用好两个系统，一是给水回热系统，二是蒸汽再热系统，通过系统间的协调配合来高效发电。由于火电机组本身存在发电容量不同的问题，在进行热力系统选择时也需要进行区分。机组本身需要进行适时的控制，这也是通过系统来完成的。锅炉汽轮机的机组拥有独特的控制系统，采用信息化的管理手段，需要分散控制管理和厂级监控系统共同来调控。

2 火电厂锅炉汽轮机系统的节能环保问题

2.1 二氧化硫气体排放

火电厂的锅炉汽轮机，在正常运作的过程中，会大量消耗能源。在诸多能源中，需求量最大的便是煤炭。煤炭中存在的少量硫元素，会导致火电生产消耗煤炭的过程中，通过一系列化学反应，产生大量的二氧化硫。二氧化硫会对空气质量和生态环境造成极大的破坏。在这一过程中所释放的二氧化硫一旦开始累积，便会对环境造成难以想象的破坏。当生产时不对二氧化硫排放加以控制，便会使这些有害气体穿过云层，进入平流层和高层大气，进而导致酸雨的产生。酸雨对环境本身危害性就很大，同时还具有较强的腐蚀性，会对建筑物产生较大的影响，严重时会直接腐蚀建筑物表面，进而出现许多的安全隐患。除了建筑物，酸雨还会对农作物腐蚀，导致农田生态系统出现不稳定的现象。当酸雨接触到地下水和土壤，会导致土壤肥力下降，水质不断恶化，生态持续变差的现象。

2.2 二氧化碳气体排放

在火电厂锅炉汽轮机利用自身系统发电的过程中，需要大量使用煤炭资源。而燃烧煤炭资源除了会产生有害的二氧化硫，还会产生二氧化碳气体。二氧化碳最大的危害是加强温室效应，造成全球气候持续变暖，而气候变暖进一步会导致更多环境问题。首先，随着全球大面积温度的升高，极地和寒冷地区的冰川开始不断融化，地表水增多，使得海平面不断升高，给一些沿海、海拔较低的地区产生诸多的不利影响。当下提倡早日实现碳中和，而目前的发展形势却不容乐观。

2.3 锅炉的热效率较低

自从工业革命以来，各种先进的机械设备相继问世，并不断发展，给人们的生产生活带来诸多裨益。但随着工业化进程的加快，人们对能源的消耗越来越高，这一行为也使得能源的价格不断飙升。在火电厂的运行过程中，锅炉汽轮机是一种十分重要的设备，在运行管理和技能上需要具备较高的水准。但在目前的市场上，大多数锅炉汽轮机都是小容量形式的，只有少数汽轮机容量较大。这些小容量的汽轮机存在着诸多的弊端，最为重要的一点便是它难以让锅炉中的燃料完全燃烧，降低了汽轮机的热效率。随着热效率的降低，排烟的温度也会升高，进一步加大汽轮机内部的热量损失。大容量的汽轮机虽然在容量上更有优势，看起来更容易充分燃烧，但它在运行的过程中因为种种原因往往处于一种低负荷的状态，同样难以充分燃烧，进而导致大量的能源浪费。

2.4 锅炉运行的自动化水平较差

近年来，科学技术的飞速发展，为各行各业的发展带来了诸多便利。在火电厂锅炉汽轮机发电的过程中，也应用到了各类技术，尤其是自动化技术，给火电厂的生产带来了诸多机遇。但是在目前的市场生产过程中，自控装置还没有得到很好的使用，许多锅炉汽轮机在正常运行时，也没有规范地配备检测表，对自动化技术难以进行规范高效的利用。这一状况会直接导致相关工作人员难以对生产发电过程中的各类数据进行精准把握，难以对其中出现的问题进行及时整改，整个运行过程被束缚，难以高效完成工作，最终导致大量资源能源被浪费。在相关操作人员工作时，更多地依靠手动操作，对自动化技术依赖程度较低，大幅降低汽轮机的运转效率。

2.5 废渣和废烟气排放问题严重

在汽轮机系统正常运转的过程中，大量燃烧煤炭，还会产生许多废渣和废烟气。如果不对产生的废渣进行及时高效的处理，会大大降低汽轮机的运行效率，进而消耗更多的热量，对煤炭资源的需求量会越来越大，最终形成一个恶性循环。同时，废渣本身会引起大量灰尘的聚集，严重影响周边的生态环境和居民的出行。

除此以外，系统运行过程中产生的一些废烟气中也存在着大量的二氧化硫气体，在排放过程中温度不断升高，使得二氧化硫更容易对火电设备产生腐蚀作用。这种在高温状态下大量排放废烟气的行为，不仅会大大降低资源的利用效率，还会加大煤炭的使用量，同样形成了恶性循环。

3 火电厂锅炉汽轮机系统的节能环保措施

3.1 提高火电厂人员的节能环保意识

针对节能环保的问题和可持续发展的战略，火电厂相关工作人员和管理者都需要予以高度重视，培养并巩固自身的节能意识，不能一味追求经济效益而不顾及对环境的危害。相关领导人员需要将节能环保写入企业的规章制度，将其作为一种常态化的工作，让工作人员予以高度重视。同时，在日常工作中，也要加强节能环保专题活动和报告会的召开，积极引进节能环保的技术型人员，并对老员工进行专业培训，加大对节能环保的资金投入和设施引进等。

3.2 改进汽轮机的结构

为了更好地节能环保，减少对煤炭资源的利用和危险废物的排放，需要对生产设备进行结构和功能上的改造，其中结构上的改造更加切实可行。首先可以考虑对锅炉设备进行改造。锅炉设备上面存在炉拱结构，可以先改造其大小和基本的形状构成，在改造的过程中需要不断增加其内部的容纳空间，尽可能地减少煤炭资源的遗漏现象，在一定程度上减少对煤炭资源的浪费，同时还可以有效减少配风不合理等现象，最终减少运行过程中的能源耗费。除了尺寸和形状方面，还需要加强对其中保温材料的高效使用，增强其保温效果，更好地储存热量。除此以外，也可以改造高压缸和低压缸的结构，高压缸需要减少阻力，低压缸需要提高效率，通过对这两个部件的改造，可以减少能源耗费。

3.3 有效减少二氧化碳排放

在生产和发电的过程中，锅炉汽轮机会燃烧煤炭，释放大量的二氧化碳，进而加重环境污染和生态破坏。在碳中和的发展目标下，需要减少二氧化碳的排放，最为重要的便是提高煤炭的利用效率，在发电和生产效率一致的情况下，尽可能少地依赖煤炭资源。在相关的制造企业，可以把直接利用煤炭转变成利用燃料电池完成，或者对锅炉设备的基本功能进行改善等。除此以外，还需要注重对资源的循环使用。在实现碳中和这一过程中，除了需要提高资源利用效率，还需要优化电源，建造全新的电力系统。

3.4 高效研究利用脱硫技术

在煤炭燃烧过程中，除了会产生二氧化碳，还会伴随大量的二氧化硫。二氧化硫本身又会产生更为严重的环境污染问题，因此需要加以严格控制，以达到节能环保的目的。处理这一问题，需要研究利用脱硫技术，但这一技术目前还存在着诸多的局限性，如成本高、稳定性差，需要加以改善。可以利用炭基材料的良好吸附性完成对硫化物的提取。通过脱硫处理，可以实现对烟气中二氧化硫的高效处理和回收。除此以外，可以在锅炉旁边增设脱硫的装置，减少二氧化碳排放量，同时间接控制二氧化硫的排放量。在脱硫技术的支撑下，可以减少煤炭的使用量，减少气体排放，形成一个良性循环，为节能环保做出巨大贡献。

3.5 提高专业人员的职业素养和对技术的应用能力

为了让汽轮机系统更加节能环保，需要配备更专业和负责的工作和管理人员对整个发电和生产过程进行高效管控。对现有的工作人员，需要进行更加专业的培训，提高工作人员的职业素养和专业能力，改善工作中存在的各种弊端。可以引进更多的高端技术人才和管理人才，充分利用当下的自动化技术进行生产和发电，并建立更完善的奖惩体系和监督体系，提高工作和管理人员的工作效率。提高相关管理者的责任意识，规范流程细节。管理工作意义重大，对整个生产经营过程起着十分重要的调控指导作用，需要管理者具有较高的责任意识和专业素养，同时需要其在每个环节中保持谨慎和细致，处理好每个细节中可能出现的问题。同时，在管理过程中，需要管理者时刻关注管理过程的质量和实际效果，降低整个过程中的污染物排放等。管理者应深入学习各项自动化技术的工作流程，总结以往工作中的问题，在工作中规范每个细节的操作流程。

4 结语

在新时代，火电厂作为生产和发电的重要单位，通过锅炉汽轮机进行生产和发电，但在这一过程中需要消耗大量的煤炭资源，进而释放大量的二氧化碳和二氧化硫等气体，对环境造成较严重的破坏。除此以外，设备本身与自动化技术联系不够紧密、热效率较低等问题也加剧了这一过程对环境的污染。在当下提倡节能环保和可持续发展的背景下，为了更好地开展绿色生产，需要对汽轮机系统生产发电进行改善。首先，相关人员需要提高思想认识，开展一系列节能环保的活动。其次，需要对汽轮机结构进行改造，充分利用自动化技术。再次，需要引进节能技术，对二氧化硫、二氧化碳的排放进行有效控制。最后，需要提高工作人员和管理者的职业素养。