鍋爐汽輪機節能及運行管理分析

崔志成

（國電建投內蒙古能源有限公司）

0 引言

鍋爐制造業隨著我國經濟與工業的快速發展也進入了鼎盛時期。在此過程中，隨之而產生的環境與能源問題也日益嚴重，已成為世界性問題。人類的生活水平受環境與能源因素所影響，為了保障人類的生活就必須發展環保、節能、污染低的工業。所以作為工業污染源之一的鍋爐汽輪機，企業應該重視降低其運行過程中的能耗與對環境的污染，并做好設備運行管理，落實可持續發展政策的要求，保護好我國生態環境。為此，企業需要從鍋爐汽輪機運行的現存問題出發，分析問題產生的主因，繼而提出有效的解決辦法，并優化設備運行管理模式，從而最大程度地降低鍋爐汽輪機的污染性和高能耗性。

1 鍋爐汽輪機運行現狀

1.1 鍋爐熱效率有待提高

自工業革命開始，創造了各種類型與用途的機械設備并運用在各行各業中，促進行業與產業的持續發展，但同時機械設備的通病，如消耗能源極高，排放物會污染環境等問題也逐漸顯露出來。鍋爐汽輪機作為工業與電力領域常見的設備，其高能耗、高污染性一直是阻礙我國工業與電力行業深入發展的原因之一。目前，行業內普遍使用的是小容量鍋爐汽輪機，它的缺點是容量偏小導致燃燒不充分，沒有達到良好的熱效率，使得排放的煙霧中仍含有較高的熱量，熱量利用率過低。而大容量的鍋爐汽輪機也同樣存在燃料燃燒不充分的問題，主要原因是由于其運作載荷偏低造成能源浪費。

1.2 自動化程度不高

隨著我國科技水平的提升，設備自動化已成為工業設備迭代發展的新方向，也為工業生產質量與生產效能的進一步提升提供了重要的支撐。從現狀看，我國鍋爐汽輪機的自動化程度仍相對滯后，設備沒有安裝相應的運行監測裝置，造成設備的實時運行狀態數據不能準確地、及時地反饋給操作人員，導致操作人員不能適時地調整設備運行狀態。另外，設備電機的運作能力不能完全發揮，也是能源被浪費的原因之一。

1.3 對環境具有高污染性

煙霧是鍋爐汽輪機燃燒運行過程中的主要排放物。當前，層燃模式是鍋爐汽輪機燃燒的主要形式，該形式的燃燒效率低下，無法充分燃燒燃料，導致煙霧中帶有高濃度的二氧化碳等污染環境的危害氣體。同時，以煤炭作為燃料的鍋爐汽輪機，會在燃燒過程中產生二氧化硫、二氧化碳等污染氣體，并隨煙霧排放到環境中造成環境污染。

2 鍋爐汽輪機節能及運行管理的必要性

鍋爐汽輪機運作功率強大，具有高效的能源轉換能力，同時使用期限較長，所以被廣泛應用于工業與電力領域，但同時，它也受各種因素影響而使得能源有效利用率一直偏低。隨著社會的發展以及生態環境保護對經濟發展的重要性越來越明確，全球都十分注重對生態環境的恢復、保護與減少污染物排放，特別是減少能源消耗這方面更是世界各國重點研究的課題。因此，節能成為世界各國保護環境，減少污染，降低能源消耗的重要手段。為了解決鍋爐汽輪機高能耗，高污染性的缺點，企業必須重視對其節能降耗與設備運行管理方面的方法研究，可以從結構優化、日常管理、強化運行穩定性與提高運行安全等多個層面，多措并舉地進行設備節能與運作管理，從而達到減污增效，提高經濟效益，促進企業可持續發展的目標。

3 鍋爐汽輪機節能措施

3.1 優化設備結構與運行方式

第一，改良鍋爐汽輪機的設備結構。通過改良鍋爐爐拱結構的尺寸與形狀，可以讓鍋爐的容量變得更大，有效地解決鍋爐配風不合理和煤炭泄露等運行缺陷，從而滿足設備節能的要求。另外，提高鍋爐保溫能力，減少熱量散失也是節能的關鍵措施，因此在制作鍋爐汽輪機時應用石棉材料，可以提高鍋爐的保溫能力，減少熱能散失，讓熱能得到充分的利用。對汽輪機組的結構改造，可以通過提高高壓缸運行平滑度或者避免低壓缸疲勞現象，實現設備的節能要求。若是葉片型汽輪機組，則主要考慮對葉片進行改良，如動葉型汽輪機組可以通過強化動葉片的牢固度，提高動力強度，又或者對隔板氣軸間的縫隙進行擴大，實現降耗的效果。若是靜葉型汽輪機則可以拆除靜葉片中的加強筋，減少其運行阻力，實現節能目的［1］。

第二，優化鍋爐汽輪機的運行方式。關于鍋爐汽輪機的節能舉措，不僅要對設備結構進行改良，還需要結合運行方式的調整，才能達到理想的效果。首先可以通過優化進風與出風方式，充分利用煙霧的余熱與層燃模式的特點，讓燃料可以完全燃燒，達到最大化利用能源的目的。其次，利用變頻技術控制煤量和風量，提高煤炭的使用率。還有是調整循環水泵運行方式，通過調整機組負荷實現降耗增效的效果。循環水泵運作過程中，機組作用力隨循環水量的增大而增大，隨之能耗也增大。因此企業在設備的實際運作過程中，要調節設備載荷，讓機組作用力始終維持在適宜的水平，將機組作用力增值與循環水量增值之間的差維持在最大的水平，從而有效控制機組的能耗。另外，加熱器的水位也直接影響水的溫度，要減少熱量的散失，實現能源的有效利用，就必須將端差保持在最低值。因此，為加熱器增添溫度傳感功能以及溫度控制功能，可以滿足以上要求。傳感器應與PLC控制器連通，然后由傳感器探測不同水位的溫度，通過PLC控制加熱器對水進行加溫，從而保證端差值處于最小值，實現降耗的目標。最后是優化抽氣設備的運行方式，每當夏季環境溫度較高時，都會造成設備的運行效率下降，能源消耗劇增。因此應該利用冷卻水極低溫度的特點，冷卻抽氣設備的液體溫度以及通過空調降溫降低環境溫度［2］。

3.2 綜合利用各種節能技術

制造鍋爐汽輪機以及其運作過程中，可以綜合利用多種節能技術，讓鍋爐汽輪機更加節能。例如多齒蜂窩狀汽封技術是制造過程中的節能技術，它可以提升鍋爐的流通性，減少阻力影響，強化機組運行效率。又比如鍋爐干冰清洗技術和水處理技術，則是設備運作過程中的節能技術。干冰清洗技術利用干冰低溫收縮的特性，對設備中的煤殘留物與油污進行清洗。而鍋爐水處理技術則是對能源的再利用，將廢熱中的能量重新用回設備的運作中，達到降低能耗的效果。

4 鍋爐汽輪機良好運行管理的要點

4.1 做好汽輪機組運行關鍵點的控制

首先，控制好汽輪機組的給水溫度非常重要，還要定期維護加熱器，確保各部件良好的密封性能，保障其性能滿足鍋爐汽輪機的運行要求，讓鍋爐的換熱和傳熱過程能高效進行。其次，要及時修補高加筋管的滲漏點，如滲漏嚴重必須更換。另外還要避免過厚的水垢影響高加筋管的換熱效率，因此需要定期用噴射法或者化學劑清除水垢。最后是確保凝結器的真空性能，保障設備的工作效率和減少煤炭的使用量。通過定期檢修工作，保證凝結器的真空性能符合設備的運行要求，并且定期清洗凝結器里的水垢，防止換熱效能被沉積的水垢影響。

4.2 強化日常設備管理

鍋爐汽輪機的使用應該由專業人員專職負責，例如機組的啟動與停機操作，此過程中如果出現緊急停機，極易造成設備故障。鍋爐的溫度在啟動后會逐漸上升，而隨后的機組并網過程則會耗費較長的時間和消耗較大的能源。所以為了降低耗能，啟動人員在不影響設備安全運行的狀況下，應該降低啟動的時間。首先，設置壓力值為4MPa的旁壓并打開，然后手動方式開啟真空破門，將真空度維持在-60～-50kPa之間，這樣既可以加快啟動的速度，增大蒸汽輸出量，也可以降低啟動過程中能源的消耗。當設備停機操作時，應采用滑動參數停機模式，這樣既可以降低鍋爐汽輪機的溫度，也可以充分利用余熱，實現節能的效果。其次是設備停機后，對設備部件、凝結器等進行檢修，對灌水漏水、真空密封性等問題進行檢查確認，保證設備能安全運作。最后是拓展日常設備管理范圍，如將閥門內漏作為日常檢修點。每次設備啟動前應該檢查疏水閥門的密封性，確保狀態良好［3］。

4.3 結合實際情況進行運行管理

對鍋爐汽輪機的運行管理，可以參考鋼爐汽輪機，從而獲得科學有效的改造升級方法，實現能源的最大化利用，提高企業經濟效益。例如鍋爐汽輪機的凝結器是機組的重要部件，它支撐著設備的正常運作。針對該部件的改進，可以從端差和真空度等方面進行，同時強化對其的監控，這樣既可以降低汽輪機組的大修概率，也保證設備的高效運作，為節能和降耗提供有力的支持。又如汽輪機的汽封系統，它的主要作用是為了防止蒸汽沿軸線滲出，導致軸承底座的油混入水分，影響了油的性質，以及避免蒸汽外露對環境和其他設備造成影響，因此該系統可以保障汽輪機的能源利用率。除此以外，汽輪機的工作效率正比于機組的氣流流動性，氣流量隨流動面積的增大而增大，因此對葉片或隔板上的污垢進行噴砂清除，可以改善機組的氣流通過性，從而提高設備的效率，降低耗能。

4.4 健全相關管理制度

完善的制度可以有效地對操作人員的操作進行約束，因此企業要制定健全的鍋爐汽輪機運行管理制度，保障設備持續處于良好的運行狀態。企業應當結合自身情況和設備情況，制定與落實責任制，明確各相關人員的具體責任。同時提高人員培訓的投入，強化人員對設備性能、參數以及日常管理關鍵點的掌握能力，為鍋爐汽輪機持續、高效的運作奠定強有力的基礎。另一方面，連帶責任制也是相關管理制度的重要組成部分。當設備出現問題時，不僅操作人員需要承擔責任，各級領導也需承擔相應責任。建立全面的鍋爐汽輪機運行管理制度，才能保證設備的正常運作，滿足節能、降耗的要求。

4.5 持續優化節能技術

除了完善的運行管理制度，相應的技術管理與技術對鍋爐汽輪機的節能與運作管理也十分重要。質量監督管理部門要主動引入節能技術和裝備，為提高鍋爐汽輪機效能和能源利用率提供技術上的支持。例如針對鍋爐汽輪機運行過程熱量散失的問題，可以通過安裝余熱回收裝置，實現對煙霧熱量的再利用，降低排放煙氣的溫度，提升設備的工作效率以及提高節能效果。工藝設計技術和日常運行參數調整是鍋爐汽輪機節能技術的兩大方面。對于工藝設計，應該選擇科學、適宜的工藝，從而減少能源的消耗。還有，借助鍋爐汽輪機廢水處理技術，對設備產運行中產生的大量冷凝水進行處理，也同樣可以實現能源消耗減少的效果。至于調整運行參數，實質就是找出鍋爐溫度、壓力、膛負壓等的平衡點，并將這些參數維持在標準的范圍內，保證設備的端差、真空度等指標均達到理想的狀態，從而減少能量的散失。

4.6 借助政策促進節能降耗目標的達成

政策對于鍋爐汽輪機節能目標的實現也有著至關重要的作用。當前，絕大部分鍋爐企業仍然是被動地進行節能增效的工作。為了響應國家節能減排號召，落實可持續發展戰略大計，同時為企業發展打開新的局面，鍋爐行業需要盡快實現產業結構優化，以行業發展重點為切入點，促進行業朝節能環保方向轉變。另一方面，在鍋爐汽輪機運作中，要以節能為核心，以可持續發展戰略為方向，努力改進設備并完善相關管理制度。同時還要在節能減排指標體系與聯動發展機制的共同作用下，聚集社會力量，發揮企業節能增效的主體作用，促進群眾的節能意識的提高。另外，政府部門要鼓勵企業實施節能舉措，并為企業提供相關工作培訓與人才培養的機會，促進企業在該方面的專業能力提升。

5 結束語

鍋爐汽輪機是工業與電力領域常見且重要的機械設備，但其能耗高、污染大的弊端也違背了當前國家節能減排、保護生態以及可持續發展戰略等方面的要求，嚴重影響了行業的發展。為了實現鍋爐汽輪機節能增效的目標，企業應當結合實際企業狀況和設備狀態，通過科學手段與技術，優化鍋爐汽輪機的構造與運行方式，并綜合多種節能技術進行日常設備管理，讓鍋爐汽輪機保持良好的設備狀態，從而提升能源利用率，減少危害氣體的排放，提高設備工作的效率，進而更好地推動工業和電力行業的可持續發展，滿足國家節能減排、保護環境以及可持續發展戰略的要求。