電廠鍋爐汽輪機系統的綠色設計探討

林偉

（哈爾濱電氣國際工程有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150028）

全球經濟一體化形勢下，我國經濟快速發展，迎來了全新的發展機遇，但與此同時也面臨著一系列的挑戰，一方面資源消耗量較大，能源短缺問題較為嚴重，另一方面以環境為代價的經濟發展已經不符合可持續發展觀的要求，必須予以改善。隨著人們的生活水平日漸提升，其對電能的需求越來越大，為滿足生活用電和生產用電，電力行業大力發展，取得了不錯的成效。在電廠中鍋爐汽輪機是其中重要系統之一，對此系統的設計將直接影響整個電廠的運行效率。基于大環境下，在設計電廠鍋爐汽輪機系統的時候，應當遵循綠色原則，以滿足國家節能減排、綠色環保的政策要求，走可持續發展道路。

1 電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計的必要性

近年來，隨著我國對電能的需求不斷增多，我國電廠建設規模逐步擴大，電站鍋爐汽輪發電機設備是火力發電廠中必不可少的部分之一，其主要作用在于將燃料燃燒得到的熱能轉化為機械能，然后再利用機械能帶動發電機等設備的運行，產生電能。鍋爐燃燒中需要輸入大量的燃料，受諸多因素的影響，在此過程中會消耗大量的能源，若是不加以控制，不僅會造成能源的浪費，還會對環境造成較大的危害，這不符合我國節能環保政策的要求[1]。尤其是目前我國正處于能源短缺階段，環境污染問題也愈加嚴重，為此必須對電廠鍋爐汽輪機系統進行綠色設計，改變傳統的系統模式，取得較好的節能環保效果。

為促進我國社會經濟的可持續發展，保障電力行業的長遠發展，應當加強對電廠鍋爐汽輪機系統設計的研究，融入綠色理念，根據電廠的實際需求來優化其設計方案，遵循綠色經濟要求，大力引用節能技術，以促進鍋爐汽輪機系統運行效率的提升，實現經濟效益最大化，減少對環境造成的污染，改變火力發電廠的社會形象，從而推動電廠的可持續發展。

2 電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計原則

2.1 遵循環保原則

在進行電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計的時候，應當遵循環保原則，這是我國環境保護政策的必然要求。在全球氣候變暖問題越來越嚴重的今天，人們的環保意識得到了迅速提升，不再以環境為代價來發展經濟，開始堅持科學發展觀，走可持續發展道路。在這種情形下，設計電廠鍋爐汽輪機系統的時候，需要充分考慮其環保性，要盡量減少鍋爐汽輪機運行中所產生的溫室氣體和有害氣體，應當通過現代節能技術，來改善這一狀況，實施環保措施，使鍋爐汽輪機系統運行與環境發展相協調，在不對環境造成嚴重污染的前提下，來利用鍋爐汽輪機系統的運行進行發電，保障電廠經濟效益、社會效益的同時，還要提升其環境效益[2]。

2.2 遵循合理性原則

在設計電廠鍋爐汽輪機系統的時候，應當遵循合理性原則，一方面要滿足于發電廠的生產需求，另一方面也要盡量降低能源消耗，做到節能環保，找到兩者之間的平衡，以優化鍋爐汽輪機的性能，提高系統運行效率。

3 現階段影響電廠鍋爐汽輪機系統能源消耗的因素

現階段，影響電廠鍋爐汽輪機系統能源消耗的因素，主要有以下幾點：一是汽輪機組整體的工作效率還有待于進一步提升。在汽輪機運行過程中，需要將環境大氣與氣缸內部流通高溫高壓蒸汽進行隔離，把燃燒和水產生的蒸汽轉化為機械能，然后帶動發電設備的運行。在這個過程中氣缸隔熱或者工作效率如果過低，那么其所需要消耗的熱能就會越多；二是水冷凝汽器影響能源消耗。一方面，如果水冷凝汽器內的水質比較差，那么便會導致汽輪機在運行時，凝氣管出現污垢，降低了排氣換熱的效果，大部分水分會在汽輪機冷卻塔中蒸發；另一方面，如果凝氣器出現泄漏問題，那么不僅會使鍋爐內部產生結垢，還會導致凝結水混入鍋爐中影響內部水質，帶來安全隱患，產生較大的能源消耗[3]；三是運行機組的流通性。在電廠鍋爐汽輪機系統中，若是存在運行機組流通性問題，那么便會導致能源消耗過快，產生能源的浪費。火力發電廠效率和熱耗和運行機組流通性之間具有緊密的關系，相互影響，需要通過調節氣缸內部的流通面積，進一步解決消耗問題并提升效率。

4 電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計的有效措施

4.1 二氧化碳氣體回收利用

在火力發電廠鍋爐系統運行過程中，二氧化碳氣體大量產生，這一氣體對溫室環境有著較大的影響，是污染空氣環境的重要因素之一，若是不加以控制，則會帶來較大的污染，不利于人們的身體健康，也不利于社會的長遠發展。二氧化碳除了會對環境造成一定的污染之外，從其他方面來看，其也是重要能源之一，只是需要將排放出的二氧化碳進行回收利用。在這種情形下，在設計電廠鍋爐汽輪機階段，不可一味地排放或是管控二氧化碳，而是要想辦法將二氧化碳轉化為可用能源，對其進行回收利用，以提高能源利用率。如此不僅能解決電廠鍋爐汽輪機系統的二氧化碳排放問題，還能緩解我國能源緊缺狀況[4]。比如說，可以將電鏟鍋爐汽輪機系統運行中所產生的煙氣余熱進行回收，然后通過轉熱器將其轉化為熱能，來支持鍋爐的運轉。

4.2 減少二氧化碳氣體的排放

電廠鍋爐汽輪機系統的運行，是靠燃燒大量的燃料來帶動發電機運轉，從而產生電能，起到發電作用。燃料燃燒會產生大量的溫室氣體，以二氧化碳為主，當其達到一定量之后容易引發溫室效應。為解決這一問題，應當引入先進的技術，不斷地創新發電技術，實現能源利用最大化，避免能源的不必要消耗，使二氧化碳的排放量得以減少。例如，在選擇燃料的時候，應當選擇品質較好，含碳量比較低的類型，基于電廠鍋爐汽輪機系統的實際情況，應用現代化科學技術，使其運行效率得到提升，從而降低對空氣的污染，合理把控溫室氣體的排放量。

4.3 脫硫

當前，我國電廠鍋爐汽輪機系統運行中所使用的燃料，大部分都是煤炭，煤炭不僅含有較高的碳元素，還含有一定量的硫元素，經過燃燒之后，發生化學反應，便會生成二氧化硫氣體，屬于空氣污染物，不符合環境保護政策的要求。為此，電廠鍋爐汽輪機系統的運行應當裝置脫硫設備，以免將二氧化硫排放到空氣中，對空氣造成污染，產生酸雨危害。在進行綠色設計的時候，一定要關注煤炭脫硫這一環節，根據實際情況來安裝適宜的脫硫裝置，消除燃燒煤煙中的硫元素，避免二氧化硫氣體的產生[5]。目前，脫硫系統已經根據電廠情況廣泛應用，硫化物排放已經明顯得到控制，但隨著更加苛刻的環保要求，需要進一步降低硫化物排放。

4.4 優化鍋爐汽輪機

為了降低電廠鍋爐汽輪機系統的能源消耗，應當優化汽輪機的運行方式，例如可以將現有的通流面積進行優化，目前國產汽輪機無論在熱耗還是裝配程度，都距離國際知名汽輪機品牌有著不小的差距，或是在極低負荷下，調節低水平定壓，來確保水泵軸的轉速，使鍋爐汽輪機運行中的燃燒環節、水循環環節都保持穩定狀態。如若是處于中間負荷狀態，那么需要進行實地勘察，根據其真實情況，來作出相應的調整，使其門開關處于滑壓運行狀態。蒸汽參數如溫度，壓力對電廠效率有著重要的影響，需要進一步提升新建300MW 等級電站參數，一遍提高效率，降低耗煤。

5 結論

實施電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計十分有必要，這不僅有利于促進電廠環境效益的提升，也有利于降低電廠能源消耗，具有重要作用。影響電廠鍋爐汽輪機系統運行的因素比較多，可對其進行有效的分析，根據實際情況來實施相應措施加以改善，可從汽輪機組氣缸、水冷凝汽器、運行機組流通性等方面著手分析，進行有效的調整和優化，從而提升汽輪機系統的運行效率，起到良好的節能效果。在進行電廠鍋爐汽輪機系統綠色設計的時候，應當遵循環保性原則和合理性原則，需要在經濟效益和環境效益之間找到協調點，既要滿足于發電廠的生產需求，又要具有較好的節能環保功能。