鍋爐節能減排探討論文

　　摘要：本文主要就鍋爐全生命周期的安全高效運行與節能減排，展開(kāi)了相關(guān)的分析與探討，首先就造成鍋爐安全運行事故的原因及技術(shù)突破予以了簡(jiǎn)要的概述，然后針對具體的安全高效運行設計展開(kāi)深入的研究，其中主要包括電站鍋爐、燃煤工業(yè)鍋爐、燃油燃氣鍋爐、余熱鍋爐等四方面內容的設計工作，結合本次研究基于運行設計，提出了煙氣深度冷卻技術(shù)、除塵增效技術(shù)等相關(guān)節能減排技術(shù)。最終希望借助于本文的分析研究能夠給相關(guān)的設計人員提供一些可供參考的內容。

　　關(guān)鍵詞：鍋爐；全生命周期；安全高效運行；節能減排

　　鍋爐設備的危險性較大且能耗較高，同時(shí)也是確保國民經(jīng)濟健康發(fā)展的關(guān)鍵基礎設施。近些年來(lái)，鍋爐設備的設計與制造已經(jīng)取得了極大的技術(shù)發(fā)展與突破，實(shí)現了更大容量、更高蒸汽參數的持續發(fā)展，然而此過(guò)程當中也面臨著(zhù)諸多的難題，例如高溫耐熱鋼的煉制及設計等相關(guān)技術(shù)依然還未能夠取得實(shí)質(zhì)性的突破，使得鍋爐安全事故頻發(fā)，因此就鍋爐全生命周期的安全高效運行，以及節能減排工作展開(kāi)相關(guān)的分析與探討，具有十分重要的作用與價(jià)值，據此下文之中將主要就這一問(wèn)題展開(kāi)具體的闡述。

　　一、概述

　　鍋爐具備有高危險性，因此導致的安全事故時(shí)有發(fā)生，而造成鍋爐在日常的運行過(guò)程當中存在有安全隱患的因素主要有：第一，高溫耐熱鋼的煉制及生產(chǎn)技術(shù)還不能取得新的突破；第二，以前的設計選型技術(shù)達不到高溫耐熱鋼的實(shí)際要求；第三，鍋爐耐熱材料在實(shí)際生產(chǎn)與制造時(shí)所選用的焊接、彎制以及熱處理等技術(shù)依然無(wú)法達到新材料應用的需求；第四，不具備有高效的離線(xiàn)檢測、在線(xiàn)監測、安全評估方法等；第五，缺少安全有效的鍋爐與燃燒器整體結構優(yōu)化設計方式。由于鍋爐的安全高效運行牽涉到了動(dòng)力工程、工程物理、材料科學(xué)、測量控制等多學(xué)科內容，因此其具體的運行設計機制十分復雜，且難度極高；并且鍋爐的安全高效運行所牽涉的諸多方面因素在過(guò)程控制當中，大多會(huì )出現互相耦合。因而，傳統以往單一性的學(xué)科研究與運行設計技術(shù)已經(jīng)難以應對在復雜環(huán)境下運行的鍋爐運行，以及由于材料耦合從而造成的鍋爐失效技術(shù)難題。

　　二、安全高效運行設計

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　　在電站鍋爐的設計過(guò)程當中，安全高效的設計其核心即為對所選材料以及結構設計的高效應用，在本次研究當中運用高溫耐熱鋼非均勻成核蠕變壽命預測法，給予鍋爐廠(chǎng)家與發(fā)電廠(chǎng)家的高溫耐熱鋼型號選取作出了明確的依據判定，由鍋爐的選型設計過(guò)程中保障了對耐熱鋼材的準確選取，進(jìn)而再通過(guò)對鍋爐選型的合理設計來(lái)確保實(shí)現安全高效的運行。通過(guò)對削弱爐膛出口殘余旋轉的新結構設計，指出了在爐膛出口的煙氣偏差值判定準則數為XJ，并由此便可促進(jìn)對爐膛以及燃燒器構造的合理優(yōu)化，能夠顯著(zhù)的緩解爐膛出口的熱偏差值，同時(shí)也可促使爐膛之中水冷壁結渣與腐蝕情況得以改善，進(jìn)而避免了過(guò)熱器與再熱器發(fā)生爆裂事故。通過(guò)對高效煤粉燃燒器的應用，能夠借助于燃燒器的著(zhù)火穩定性與安全性，實(shí)現燃料更為廣泛的適應以及提升燃燒效率。以上技術(shù)發(fā)明現已得到了大規模的普及應用，且常以600MW與1000MW的超（超）臨界鍋爐設計當中應用較多。這也就由材料的選型以及鍋爐設計的優(yōu)化方面為電站鍋爐的全生命周期安全高效運行，打下了堅實(shí)的基礎，創(chuàng )造出了極大的社會(huì )經(jīng)濟價(jià)值。

　�。ǘ�）燃煤工業(yè)鍋爐

　　在長(cháng)時(shí)間的火力發(fā)電過(guò)程中，由于供應來(lái)源的煤質(zhì)材料較為多變，且負荷改變幅度較大，由于導致燃煤工業(yè)鍋爐長(cháng)期處于熱效率不足、水循環(huán)穩定性較差等運行困境，這同時(shí)也是限制鍋爐容量擴大化的重要原因之一。針對工業(yè)鍋爐采取新的結構設計，明確配風(fēng)裝置以及具體的設計方法，可由本質(zhì)上改善燃煤鍋爐長(cháng)期所存在的問(wèn)題。當前較為常用的燃煤工業(yè)鍋爐產(chǎn)品當中，以29MW~140MW國產(chǎn)系列較為先進(jìn)，并且此系列的產(chǎn)品性能已經(jīng)在某些方面實(shí)現了對國外壟斷技術(shù)的超越，現已應用于我國的多家企業(yè)之中，滿(mǎn)足了燃煤工業(yè)安全高效運行的目的。

　�。ㄈ�）燃油燃氣鍋爐

　　燃油燃燒器是此類(lèi)鍋爐的絕對核心部件，同時(shí)也是限制這一類(lèi)型鍋爐發(fā)展的主要制約因素。我有由于在燃燒器的檢測技術(shù)方面存在空白，因此長(cháng)期以來(lái)需要國外進(jìn)口，其成本十分高昂。而經(jīng)過(guò)我國相關(guān)科研單位與相關(guān)高校所開(kāi)展的技術(shù)攻關(guān)合作，目前在這一領(lǐng)域當中已經(jīng)取得了極大的突破，我國自主研發(fā)的油氣燃燒器測試設備，已經(jīng)具備了對于煙氣與燃燒器功率曲線(xiàn)的測繪功能，能夠針對燃燒器的輸出功率、燃燒效率以及相應的安全性予以同時(shí)檢測，彌補了我國在這一方面的不足。所設計研發(fā)出的0.35MW~7MW系列產(chǎn)品已經(jīng)得到了國內多家企業(yè)的購置，給予油氣燃燒器及鍋爐安全高效設計作出了重要的技術(shù)貢獻。

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　　余熱鍋爐是對工業(yè)發(fā)電的余熱進(jìn)行回收的一項鍋爐設備，在這一方面我國的發(fā)展時(shí)間較短，由于沒(méi)有足夠的基礎理論研究工作，在對于設備的積灰、磨損、腐蝕、煙氣泄露等設計方面依然具有較大的盲目性。而伴隨著(zhù)近些年來(lái)尤其是“十一五”與“十二五”等相關(guān)科研項目的不斷深入，在此方面的設計工作已經(jīng)取得了較大的突破，其中一項較為可行的設計方案支出，采用煙塵特性數據規范設計思路，打破了傳統的思路概念，在這一設計過(guò)程當中設計團隊人員創(chuàng )造性的提出了突擴形煙風(fēng)通道導流裝置設計，并對鋼珠撒播與入口多級防磨裝置進(jìn)行了改進(jìn)，有效的解決了余熱鍋爐的積灰、磨損、腐蝕等相關(guān)問(wèn)題，并提出了余熱鍋爐的熱力計算標準，并且設計出了2500t/d~6000t/d系列水泥窯，對有毒煙氣余熱鍋爐進(jìn)行了高效的處理，這一技術(shù)已經(jīng)得到了十分廣泛的應用，有效的促成了余熱鍋爐的安全高效運行。

　　三、節能減排技術(shù)

　�。ㄒ唬�煙氣深度冷卻技術(shù)

　　此項技術(shù)通常是運用在采取靜電除塵前后，亦或是應用在脫硫塔前后進(jìn)而來(lái)提升煙氣深度冷卻器的置換系統，并對于排煙溫度及其余熱采取處理，同時(shí)促成發(fā)電功率的熱能能夠得到極大的提升，且使得整體機組的熱循環(huán)效率得到明顯的增強。煙氣深度冷卻器常常也被人們制作低溫省煤器、煙氣余熱應用裝置等。在低煙溫度環(huán)境下，為了有效地降低煙氣深度冷卻器的實(shí)際重量，通常選用外翅片來(lái)對傳熱管進(jìn)行加強處理，進(jìn)而達到換熱元件的功能性。由于翅片管中往往會(huì )附著(zhù)有一定的殘存水分，因此煙氣在經(jīng)過(guò)之時(shí)翅片管便會(huì )吸收到相應的熱量，從而促使水溫升高。煙氣深度冷卻器能夠借助于加熱工質(zhì)水來(lái)實(shí)現對于煙氣余熱的回收，并且此部分余熱還可應用在以下幾個(gè)方面：第一，加熱凝結水，降低由汽輪機之中的抽氣量，促使汽輪機的發(fā)電性能得以顯著(zhù)提升；第二，加熱網(wǎng)水可應用在集中供熱，同時(shí)也可用在冷暖空調的熱源中；第三，應用在加熱脫硫之后的低溫煙氣，來(lái)降低煙囪的腐蝕狀況，并且能夠顯著(zhù)的去除煙囪當中的“煙羽”情形；第四，可充當暖風(fēng)器的一部分熱力來(lái)源，共同參與至鍋爐燃燒的冷空氣當中；第五，在開(kāi)展靜電除塵前應當加裝煙氣深度冷卻設備，促使電除塵器當中的溫度值能夠得以顯著(zhù)的下降，并且也可減小煙氣體的流量，使得煙氣流速下降，并且是飛灰比電阻下降，也能夠使的`電除塵器的工作效率得到顯著(zhù)的提升。

　�。ǘ�）除塵增效技術(shù)

　　目前我國所實(shí)行的《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標準》當中明確規定了對氮氧化物的排放控制程度，并且嚴格了二氧化硫、鹽城等物質(zhì)的排放限定數值；對于一些環(huán)境承載性較差，且較易出現重大環(huán)境問(wèn)題的地區實(shí)行了更為苛刻的地方排放標準，旨在增強對燃煤鍋爐汞，以及相關(guān)化合物的排放控制。當前我國大量的燃煤機組均運用靜電除塵技術(shù)進(jìn)行煙塵的排放，要想促使目前的電除塵器出口煙塵，能夠符合以最新的排放標準規范，首先需強化監管措施，提高維護與運行工作的不斷優(yōu)化處理。第一，利用煙氣深度冷卻除塵增強技術(shù)，針對現役的發(fā)電機組予以全面性的技術(shù)改造升級，以達到30mg/m3，并通過(guò)與WFGD協(xié)同配合，盡力實(shí)現20mg/m3；第二，運用移動(dòng)電極式除塵技術(shù)，能夠滿(mǎn)足于20mg/m3的處理標準；第三，選用電袋復合技術(shù)能夠達到20mg/m3的處理標準；第四，針對某類(lèi)特定的煤種選取煙氣調質(zhì)技術(shù)，能夠實(shí)現30mg/m3的排放標準；第五，應用顆粒聚合技術(shù)可達到燮20mg/m3的排放標準；第六，濕式電除塵技術(shù)的排放效果最佳可達到燮10mg/m3的排放標準。

　　四、結語(yǔ)

　　總而言之，在目前的眾多電力生產(chǎn)方式當中，火力發(fā)電依舊具備有高校、清潔、使用以及穩定等特點(diǎn)。為了促進(jìn)對火力發(fā)電的不斷完善，就應針對發(fā)電所用鍋爐的材料、設計、制造以及運行等多項核心技術(shù)予以深入研究。目前我國在此方面的研究與應用依然處于對世界先進(jìn)國家的模仿與引進(jìn)階段，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展依然還有相當漫長(cháng)的一段過(guò)程，還需要廣大的設計參與人員為之做出不懈的努力。

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