鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行和節(jié)能減排問(wèn)題分析

楊清文（吉林省梅河口市阜康熱電有限責(zé)任公司，吉林梅河口 135000）

鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行和節(jié)能減排問(wèn)題分析

楊清文
（吉林省梅河口市阜康熱電有限責(zé)任公司，吉林梅河口 135000）

鍋爐作為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)備，具有能耗高、危險(xiǎn)性大的特點(diǎn)，特別是近年來(lái)其容量、蒸汽參數(shù)等不斷提升，而生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、材料冶煉、運(yùn)行監(jiān)控等方面的發(fā)展相對(duì)滯后的特殊情況下，鍋爐的危險(xiǎn)性更是受到社會(huì)各界的高度關(guān)注，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的逐步落實(shí)，鍋爐節(jié)能減排的問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)，本文為對(duì)鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行和節(jié)能減排產(chǎn)生更加全面的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)我國(guó)鍋爐安全性和節(jié)能性的提升，對(duì)兩個(gè)方面分別展開(kāi)研究。

鍋爐 全生命周期安全高效運(yùn)行 節(jié)能減排

由于鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行屬于多學(xué)科的交叉問(wèn)題，而且機(jī)理的復(fù)雜度較大，各環(huán)節(jié)相互耦合，所以其一直是鍋爐優(yōu)化的技術(shù)性難題，但近年來(lái)隨著相關(guān)研究的不斷深入，鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行開(kāi)始具有可行性，與此同時(shí)人們也認(rèn)識(shí)到鍋爐節(jié)能減排的重要性。

1 鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行

高溫耐熱鋼煉制及其關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)不達(dá)標(biāo)；設(shè)計(jì)選型不能滿(mǎn)足高溫耐熱鋼精確選型的實(shí)際要求；鍋爐耐熱材料在處理的過(guò)程中不能滿(mǎn)足安全需要；離線(xiàn)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的可靠性、高效性不達(dá)標(biāo)、安全評(píng)估裝置或方法不全面；整體優(yōu)化設(shè)計(jì)鍋爐和燃燒器的設(shè)計(jì)技術(shù)在安全、效率方面不能滿(mǎn)足需求五個(gè)方面是制約我國(guó)鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行的主要因素［1］。現(xiàn)階段我國(guó)相關(guān)方面的技術(shù)取得了較大的突破，為鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，如現(xiàn)階段鍋爐高溫耐熱鋼綜合性能可以依靠對(duì)雜質(zhì)、殘余元素含量進(jìn)行針對(duì)性控制實(shí)現(xiàn)；利用耐熱性能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鍋爐高溫耐熱鋼國(guó)產(chǎn)，是我國(guó)鍋爐原料得到保證，這在一定程度上有利于其全生命周期安全運(yùn)行［2］。其次，在鍋爐耐熱鋼選型方面，我國(guó)研發(fā)出非均勻成核的蠕變壽命預(yù)測(cè)和性能評(píng)價(jià)機(jī)制，其不僅有利于對(duì)原材料潛在有力性能進(jìn)行充分挖掘，而且可以結(jié)合原材料在性能、成分等方面的特征實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的優(yōu)化和選型，使鍋爐在選型設(shè)計(jì)過(guò)程中的安全性提升；再次，在鍋爐制造時(shí)質(zhì)量控制方面發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)成形變形率、熱處理參數(shù)等進(jìn)行合理控制，可以有效地避免焊接結(jié)構(gòu)在制造的過(guò)程中受到損壞，此研究成果建立在鍋爐原料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱化機(jī)理的原因和鍋爐原料在變形后的熱處理狀態(tài)深入研究的基礎(chǔ)上，可見(jiàn)此方面的相關(guān)技術(shù)都得到了較大程度的優(yōu)化，這在一定程度上也推動(dòng)了鍋爐全生命周期安全運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)［3］。另外在鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，我國(guó)針對(duì)鍋爐運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)展開(kāi)了技術(shù)研究，鍋爐結(jié)構(gòu)中具有較大安全風(fēng)險(xiǎn)的承壓部件實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，安全狀態(tài)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等技術(shù)突破，而且相關(guān)控制裝置也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的態(tài)勢(shì)，使我國(guó)針對(duì)運(yùn)行中的鍋爐狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的水平向更可靠、更全面、更精準(zhǔn)的方向深化，在危險(xiǎn)部件的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生異常的情況下，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能夠及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，還會(huì)自動(dòng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的原因、趨勢(shì)等進(jìn)行判斷，并提出有效的風(fēng)險(xiǎn)控制方案，為鍋爐全生命周期安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)我國(guó)鍋爐風(fēng)險(xiǎn)控制也從傳統(tǒng)的事后被動(dòng)處理向事前主動(dòng)預(yù)防轉(zhuǎn)變，為鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行提供了保證。除此之外，我國(guó)在各項(xiàng)技術(shù)不斷深化的過(guò)程中有意識(shí)的將各項(xiàng)技術(shù)有機(jī)整合，對(duì)鍋爐的結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而且使燃燒器的整體性能不斷提升，并在此基礎(chǔ)上使鍋爐和燃燒器的品種向多樣化的趨勢(shì)不斷發(fā)展，使鍋爐整體性能一直處于不斷優(yōu)化的狀態(tài)，這也為我國(guó)鍋爐全生命周期安全運(yùn)行提供了技術(shù)支持，例如在電站鍋爐安全設(shè)計(jì)過(guò)程中研發(fā)的能夠縮減爐腔出口殘余旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，使?fàn)t腔和燃燒器的結(jié)構(gòu)得到了顯著優(yōu)化，而且爐腔出口的熱偏差也明顯降低，使?fàn)t腔水冷壁受腐蝕或過(guò)熱器爆管等危險(xiǎn)得到大幅縮減。

2 鍋爐節(jié)能減排

據(jù)資料顯示我國(guó)每年煤炭消耗總量的70%左右都由工業(yè)或電站的鍋爐完成，而且其產(chǎn)生的污染物總量也十分巨大，所以在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略落實(shí)過(guò)程中，對(duì)鍋爐的節(jié)能減排展開(kāi)研究至關(guān)重要。現(xiàn)階段普遍認(rèn)為增加鍋爐蒸汽參數(shù)是鍋爐節(jié)能減排的前提，所以鍋爐長(zhǎng)期以超高的容量和蒸汽參數(shù)作為發(fā)展的主要方向，但受鍋爐耐熱材料的相關(guān)研究不全面的限制，使鍋爐在追求節(jié)能減排的同時(shí)危險(xiǎn)性加大。鍋爐容量與鍋爐爐墻內(nèi)截?zé)崦尕?fù)荷、爐腔出口水平煙道熱偏差之間具有顯著的正相關(guān)性，這在一定程度上也會(huì)加大過(guò)路的安全風(fēng)險(xiǎn)。而蒸汽溫度的提升會(huì)使蒸汽輸送各結(jié)構(gòu)中的鉻、鎳等元素含量增加，使鍋爐材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，也會(huì)提升其安全風(fēng)險(xiǎn)；現(xiàn)階段受到廣泛關(guān)注的通過(guò)縮減排煙中的熱量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的方法在事件中發(fā)現(xiàn)其會(huì)導(dǎo)致硫酸在溫度過(guò)低的情況下發(fā)生凝結(jié)，在積灰的作用下，加大腐蝕作用，使咕嚕結(jié)構(gòu)受到損壞也會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)。

大量實(shí)踐證明鍋爐在正常作業(yè)的過(guò)程中如果作業(yè)狀態(tài)發(fā)生改變，將會(huì)使能源消耗和污染物排放的量提升，例如鍋爐突然熄火，部分燃料并未充分燃燒直接在裸露中村級(jí)，在重新啟動(dòng)的過(guò)程中不僅需要消耗一定的燃料和扶助正氣，而且脫硫塔等減排設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，節(jié)能減排兩方面都不理想。另外，鍋爐部分構(gòu)件的損壞雖然不會(huì)直接導(dǎo)致安全事故，但也會(huì)造成能源的巨大損失，如承壓部件泄露，可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)過(guò)路全生命周期安全運(yùn)行本身就是實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能減排的有效方式。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代我國(guó)鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行和鍋爐節(jié)能減排方面多實(shí)現(xiàn)了較理想的技術(shù)突破，而且人們?cè)趯?shí)踐中對(duì)兩者之間的關(guān)系認(rèn)識(shí)越來(lái)越深刻，但現(xiàn)階段的研究成果仍然不能滿(mǎn)足當(dāng)今時(shí)代對(duì)鍋爐發(fā)展的要求，相關(guān)研究需要進(jìn)一步的深化和完善。

［1］趙欽新，郭元亮，史進(jìn)淵，竇文宇.鍋爐全生命周期安全高效運(yùn)行和節(jié)能減排［J］.壓力容器，2013，01:1-14.

［2］王春娜，張林全，周雷.100MW循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)周期安全高效運(yùn)行研究［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2014，02:20-23.

［3］梁曉曄.煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的全生命周期評(píng)價(jià)及關(guān)鍵問(wèn)題研究［D］.杭州:浙江大學(xué)，2013.

楊清文（1973—），男，漢族，吉林梅河口人，2011年7月畢業(yè)于東北電力大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)供職吉林省梅河口市阜康熱電有限責(zé)任公司，助理工程師，研究方向：熱電廠(chǎng)鍋爐運(yùn)行。