锅炉汽轮机节能及运行管理分析

张彬，林江，孙仲炎

（1.中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司；2.山东鲁能德益工程有限公司，山东 济南 250000）

随着我国工业与能源业持续发展，锅炉制造业为迎合其发展需求也逐渐步入鼎盛时期。但锅炉运行对能源消耗和环境带来的影响也无法忽视，为了维护稳定的生态环境，实现节能目标，就要对同为工业污染源之一的锅炉汽轮机进行节能改造，积极分析目前锅炉汽轮机运行过程中值得优化的方向，并给予积极优化，实现对锅炉汽轮机污染与耗能问题的控制。

1 锅炉汽轮机目前运行中存在的问题

1.1 锅炉热效率存在提升空间

各式各样的机械设备带动着全球工业产业的迅速发展，并持续性将机械设备的使用福音逐渐传向社会生产与生活的方方面面。但机械设备在使用过程中也普遍地存在耗能总量大、各种排放造成自然环境污染等问题，这些问题难以忽视，不仅会消耗过多能量、造成环境水平的难以挽回，还会对我国能源行业和工业的深入发展形成一定的阻碍。截至目前，行业内仍然普遍使用着小型的锅炉汽轮机。而这一设备在使用过程中存在较为明显的缺陷，也就是锅炉内整体容量偏小，这就会造成在燃烧过程中炉内的燃烧不够充分，无法达到最佳热效率，燃烧排放出的烟雾中仍然含有较多的热能没有被充分利用，能源投入因此被浪费，能源的使用率极低。即使是容量较大的锅炉汽轮机，也同样存在炉内燃烧不充分，难以完全发挥炉内燃料使用率的问题。而造成能源浪费的主要原因就是锅炉汽轮机的运作荷载较低。

1.2 自动化水平有待提升

设备机械自动化随着我国科技水平的不断提升也在逐渐发展，自动化设备应用范围广、更新速度快，为促进我国工业发展、产品质量提升以及规模化生产等多方面生产工作做出了卓越的贡献。但就目前的锅炉汽轮机使用现状而言，将锅炉汽轮机的使用同自动化技术相结合的研发空间仍然很大，现有的锅炉汽轮机自动化水平较低，锅炉设备上并没有加装运行检测设备，也就无法实现对设备燃烧状态的监控和随时调整，此外，设备电机的运行效率难以被充分发挥也是导致能源浪费的主要原因之一。

1.3 对环境产生大量污染

锅炉汽轮机在运作时势必会排放出大量的烟雾，这也是其在燃烧过程中会排放出的最主要物质。目前，锅炉汽轮机最主要的燃烧模式就是层燃模式，这一燃烧模式往往会造成锅炉内部的燃料无法充分燃烧，燃烧效率较低。这就会造成燃烧产生的烟雾中存在大量因燃料没能充分燃烧而产生的二氧化碳等排放后会导致环境受影响的物质。其中尤其是以煤炭为主要燃料的锅炉，在燃料燃烧后还会合成二氧化硫、二氧化碳等会对大气环境造成恶性危害的气体，这些气体一旦随锅炉燃烧后气体逸出，未经处理就排放，势必会造成无可估量的大气环境污染问题。

2 锅炉汽轮机节能管理要点

2.1 优化设备结构与运行方式

要想实现对锅炉汽轮机的节能管理，就要对锅炉汽轮机的设备结构和运行方式进行优化，首先要将锅炉汽轮机的设备结构进行调整。可以对锅炉汽轮机内部的结构展开重新设计，改变锅炉整体的容量和结构，或者调整锅炉的原有形状，使其更适合充分燃烧。扩大锅炉内用于燃料燃烧的空间，实现燃料的充分燃烧。导致锅炉汽轮机内部燃料无法充分燃烧的主要原因就是内部配风不恰当和煤炭泄漏。利用对燃烧原料的节约和对燃烧的充分性改良实现节能的目的。除了从锅炉内部对节能要点进行改良，还可以从锅炉汽轮机的外部下手，做好锅炉汽轮机外部的保温工作，尽量控制热量的散失，使锅炉内部的每一份热能都能得到充分的利用，这样也能够达到节能减耗的目的。例如，使用不易散热的石棉材质完成锅炉汽轮机的制作。为了实现节能这一目标，可以对汽轮机组的内部结构进行改造，例如，提高高压缸运行平滑度或者避免低压缸疲劳现象。当锅炉汽轮机运作采用的汽轮机组为叶型，则可以从改进叶片形态的角度入手开展设备的优化工作。例如，强化叶片同机组连接的稳固性，促进动力强度的提升，还可以适当增加隔板气轴间的缝隙，以此控制设备运行耗能。若采用的设备类型是静叶型汽轮机，可以视设备运行的实际情况将不同叶片之间的加强筋适量拆除，这样就能控制设备运行中存在的阻力，提升设备运行效率，实现减耗。

其次，除了对锅炉汽轮机设备自身进行改良，还可以通过对设备的运行方式进行改善，实现锅炉汽轮机运行的节能目的。第一，可以对原有的送风与出风方式进行改良，对燃烧排放的烟雾余热进行循环利用，并充分结合层燃模式的燃烧特征，提升炉内燃料的燃烧充分性。第二，可以采用变频技术合理控制锅炉内的实时送风量和送煤量，使填进炉内的煤炭得以充分燃烧，提升煤炭能源的使用效率。第三，可以对设备上循环水泵的运行模式进行重新编制，对原有的锅炉汽轮机机组荷载量进行调节。在循环水泵正常运作的过程中，循环水量的总量越大，机组作用力也就越高。所以相关设备控制人员应该始终将设备的机组作用力控制在较为恰当的标准上，并将机组作用力增值和循环水量增值二者之差控制在最大范围内，这样就能完成对锅炉汽轮机的能耗节约。第四，锅炉汽轮机外部的加热器水位高低同样可以实现对水温的控制，而减少水温散失的最有效手段，就是将设备的端差始终控制在极低的范围内，可以为加热器增设温度传感器，并且通过对加热器的技术升级使设备能够实现对温度的控制。可将温度传感器同PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制器相连接，借助传感器实时探测水温的具体数值，再利用PLC控制器控制水温高低，一旦水温过低，就要及时开启加温模式，这样就能将端差控制得极小，达成节能目的。第五，还可以对锅炉汽轮机内部的抽气装置运行模式进行调节。当设备所处外部环境温度较高时，例如，夏季来临等情况，往往会使设备难以发挥最佳的运作效率，造成能源的浪费。与此同时，就要借助冷却水的低温特性对抽气设备进行降温，又或者在设备所在空间内加装空调以完成对环境温度的冷却，实现节能减耗的目的。

2.2 积极使用不同有效节能手段

除了对设备进行后天的优化与改装，在锅炉汽轮机设计制造之初，设计者就可以采取特定手段实现设备减耗的目的，促进节能的手段有很多种，这里选取较为具有代表性的几种节能手段进行介绍。首先，可以使用多齿蜂窝状汽封技术完成对锅炉汽轮机设备的制造，这一技术能够有效促进锅炉内空气的流通，最大限度地减少设备内流通阻力，提升设备整体运作的效率。其次，可以积极采用锅炉干冰清洗技术，区分于第一种节能技术在设备设计之初达到节能作用，这一技术则是在锅炉汽轮机的运作过程中完成节能目标，干冰就是低温状态下的二氧化碳，具有遇冷收缩的特性，能够在设备运作过程中及时清理设备内残存的油污和煤炭燃烧残留物。最后，还可以采用锅炉水处理技术，同样也是在锅炉汽轮机运作中使用的降耗手段，这一技术可将废热物质中的热能进行回收，并将回收回来的热能再次用于设备运作，这样的技术可以充分实现节能目标。

3 锅炉汽轮机运行管理要点

3.1 提升锅炉汽轮机关键点控制水准

要想对锅炉汽轮机关键点完成准确的控制，第一，就要合理控制汽轮机组的给水温度。并且定期对设备不同部件的密封性进行检查，并且及时维护加热器，保证其处于良好性能，并达到锅炉汽轮机正常运作的需求，促进锅炉运作过程中换热与传热性能的高效性。第二，对高加筋管的渗漏点，要做到及时发现、第一时间修补，一旦难以修补且已经出现严重的渗漏情况，就一定要及时更换。第三，要定期清除设备内的水垢凝结，避免水垢过厚对高加筋管的换热性能造成负面影响，可采用化学药剂或者喷射法对水垢进行处理。第四，应该始终保证凝结器的真空状态，这样才能实现对燃料的节省，最大程度控制设备的运作效率。同样要对凝结器内部的水垢进行定期清理，这样才能充分发挥其真空性能。

3.2 加强日常设备管理

要由专业人员专门负责锅炉汽轮机的管理和操作，尤其是设备的开启与停运，一旦在这一操作过程中由于操作的失误造成设备的骤停，就容易导致设备的停运，出现难以修复的故障。在锅炉汽轮机正式启动后，设备内部的温度会逐渐攀升，而设备机组在完成并网操作后，就会消耗较多能源并且用时也较长。为了实现节能目标，可以请设备的控制人员在保证设备运作安全的前提下适当控制设备的启动时长。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，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。而当设备逐渐关停时，则可以使用滑动参数停机法完成设备的停运工作。这样不仅可以使设备内部的温度逐渐降下来，还能将设备关停后内部仍然会持续存在一段时间的热能进行合理利用，节约了能源消耗。而后，在设备完全停止运作后，设备的检修人员应该对内部每个零件，尤其是凝结器等核心设备进行查看。并及时解决设备密闭性、漏水等问题，这样才能保证设备运行的平稳与安全。此外，除了对以上管理要点进行强化，还应该对原有的设备管理范围进行拓宽，例如，经常检查阀门的内漏情况和疏水阀门的密闭功能。

3.3 结合实际情况提升管理水准

参照锅炉汽轮机可以完成对锅炉汽轮机的管理优化，促进燃料充分发挥自身燃烧效率，为企业赢取更多利益。例如，从控制端差和真空度等两方面完成对凝结器设备的优化，并且加大对这一设备的监控力度，这样就可以在现有基础上减少设备的维修次数，实现降耗的目的。此外，还可以对锅炉汽轮机中汽封系统给予充分关注，这一系统的主要功能就是避免蒸汽沿轴线逐渐渗出，使轴承底座进水，油度不纯。还能防止蒸汽外露锈蚀其余设备。最后，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。

3.4 健全设备管理制度

推行科学可行的管理制度能对设备管理者的日常工作内容进行约束，保证设备管理者的工作质量和操作规范，进而提升锅炉汽轮机的使用寿命。基于这种需求，就要对现行的锅炉汽轮机运行管理工作制定出一套科学可行、制度严明的规则制度。

首先，设备持有企业要充分考虑到本企业的实际经营状态，并充分结合锅炉汽轮机的实际运作状态为设备的管理和运作进行责任制管理，在制度中要严格标明每一名管理人员的责任划分，切忌越界，也不能不负责，明确每一名工作人员的具体责任内容，并逐一落实责任内容，避免意外发生时不同管理者之间的责任推诿。其次，要加大对相关设备的操作、管理。维修人员的培训投入力度，尤其要向管理者强调不同设备的性能、参数以及在平时对设备开展管理工作的重要开展要点，以此促进锅炉汽轮机的平稳运行。还可以基于上述责任制管理制度，推行逐级负责的连带责任制，不仅基层人员需要负起责任，上级领导也同样要明确自身的责任范围，对锅炉汽轮机的运作负责到底。

3.5 政策支撑促进节能减排

国家政策对锅炉汽轮机的节能降耗工作也起着不可忽视的促进作用，截至目前，许多锅炉企业开展节能工作仍处于被动地位，管理者自身并没有意识到这一号召的重要性。基于此，政府要加快促进产业结构的优化，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。

4 结语

在当下的工业与能源行业发展中，锅炉汽轮机是十分常见重要的设备，为了实现这一设备的节能增效，要充分结合工业或能源企业的经营实际，吸收先进技术手段，对锅炉的内部构造和运行方式进行优化，提升锅炉设备的运行状态，促进设备运作效率提升的同时，降低有害物质排放对自然环境造成的影响，促进电力能源行业与工业的可持续发展。