摘要:电厂作为国家电能源供应的主要支柱在国民经济发展的具有重要的支撑作用。随着国家生态文明建设进程的不断深入,电厂节能减排成为响应生态保护的主要抓手。在国家可持续发展与科学发展观指导下,对于火力发电厂锅炉节能的研究成为了行业工作者们关注的热点,众多火电企业都在设备完善与流程优化方面投入了一定人力、物力。本工作原理与特点为切入点,分析了当前电厂锅炉的使用现状,研究了使用过程中存在的诸多问题,提出了有效的电厂锅炉节能措施。
关键词:电厂锅炉;节能现状;节能降耗
为更好地支持电厂生产工艺的革新,逐步淘汰落后产能,降低能源消耗,国家也正在积极采用各种财政倾斜与经济补贴手段来支持电厂发展,而电厂锅炉作为电厂的主要耗能设备,对锅炉实施各种优化节能策略,正是对国家节能降耗政策的积极响应,通过对锅炉实施节能降耗,不仅可以有效缓解日益严峻的能源危机,而且有利于电厂生产成本的降低,提高电厂的经济效益,因此研究电厂锅炉的节能降耗具有重要的现实意义。
1电厂锅炉的基本工作原理与特点
在火力发电厂中,应用最多的就是煤粉锅炉,这种锅炉的工作原理主要是:燃烧煤燃料使其释放热能,利用这些热能对锅炉给水进行加热,进而得到高温高压水蒸汽,借助这些高温高压水蒸汽来驱动汽轮机运转,汽轮机与发电机相连,在汽轮的带动下,发电机开始运转,发出电能。从能源转换的角度来看,也就是先把煤炭中的化学能转换为水的热能,然后再由水的热能转换为汽轮机的动能,汽轮机带动发电机做功,把动能最终转换为了电能,实现了一次能源向二次能源的转化。电厂锅炉与一般锅炉相比,其具有一些自身特点,其特点主要为:(1)容量大,锅炉炉膛内的可调参数较多;(2)锅炉自我净化性能好,可实现有效净化;(3)电厂锅炉的排气与排渣孔都相对较大,可及时排除燃料燃烧形成的废渣、废气。
2 工业锅炉能效现状及节能技改状况
2.1 工业锅炉能效现状
以佛山市特种设备能效测试研究测试统计的佛山市工业锅炉为例。2010年至2015年锅炉测试热效率达标率的统计数据表1:
可见,从整体上看,工业锅炉近年的热效率达标率是逐年上升的。其中有锅炉更新换代的原因,也有锅炉通过节能技改提高了热效率的原因。
2.2 工业锅炉节能技改状况
(1)燃煤工业锅炉:节能改造主要集中在以下三个方面,一是改清洁燃料,使用符合环保要求的天然气、轻油、固体成型生物质、污泥衍生清洁燃料等清洁能源以替代原煤;二是增加节能设备和监控仪表;三是对燃烧系统及配套设备的改造,主要是对锅爐的炉拱结构、供煤机构和供煤方式、配风机构和配合风方式等锅炉大部件和锅炉燃烧组织方式的改进和完善。(2)燃生物质颗粒及燃水煤浆等锅炉:节能技改类似燃煤锅炉。(3)燃油、燃气工业锅炉:主要通过增加节能设备和监控仪表等方式提高锅炉热效率水平。
3 工业锅炉节能技改存在的问题
3.1 创新不足问题
锅炉节能改造大量应用成熟、成型的技术、设备,如:加装烟气余热回收装置、鼓引风机加装变频调节器、冷凝水回收利用等常规节能措施基本上有条件的已经普及;对需要进行结构改动的节能措施,如层燃锅炉的分层给煤技术、炉拱改造等,则较为少见;至于采用新原理、新设备的技改项目,如富氧燃烧技术、高温空气燃烧技术、加喷煤粉助燃技术(层燃锅炉+悬浮燃烧方式)、冷凝式余热回收技术、采用新型的除尘除灰及水处理节能技术设备等,则少之又少。总体来说,创新不足,技术含量仍需提高。
3.2 技改设计不规范问题
部分锅炉在改造过程中没有充分考虑,只是简单的换装燃烧器,没有配套进行燃烧配风及相应的锅炉受热面、炉墙保温和锅炉密封改造,造成锅炉产生燃烧不良、出力不足、排烟温度过高等问题,达不到节能改造的目的。
3.3 有机热载体锅炉余热利用问题
有机热载体锅炉由于用热工艺需求温度高,一般都在200℃-300℃,锅炉排烟温度往往过高、超标。为达到能效要求,企业往往就在锅炉尾部烟道加装蒸发器或热水箱,以回收烟气余热,降低排烟温度。但回收的余热大都是生产工艺并不需要的,造成事实上的不节能。
3.4 天然气锅炉的节能改造问题
对测试数据的统计分析显示,天然气锅炉的低效运行问题也不少。主要的问题集中于燃烧自动控制、投产初期调试不到位等方面。低效运行的直接原因通常是天然气锅炉气体未完全燃烧热损失不正常增大,以及排烟温度过高。但天然气锅炉使用清洁能源,且热效率一般较高,节能改造难度更大。企业投入资金改造的积极性也不高。
4 工业锅炉节能减排建议及对策
针对上面提到的我国工业锅炉节能减排面临的问题,下面就个人观点阐述如何改进目前的不良状态,使节能减排工作健康、有序地向前发展。
人、料、炉、机、控五个因素影响着节能减排工作,我们必须要采取系统的工程方法,结合新兴技术以及我国目前经济和社会发展所能够承受的能力来逐步实施。政府、生产制造企业、科研单位、节能服务机构及使用单位在工业锅炉节能减排工作中处在不同的地位和环节,应结合实际发挥好各自的作用[1]。
(一)政府应总揽全局,为工业锅炉节能减排立法并规范市场
政府应该在锅炉从头到尾的各个环节制定相应的、符合现阶段的制度和标准,同时要在各个环节建立、健全节能减排监督管理机构。为了缓解各地节能监管囿于形式的情况,节能减排监督管理机构应该加大执行力,强化执法力度,加大处罚、追究力度,督促工业锅炉使用者能够自觉做好节能减排工作。
(二)锅炉设计、科研、制造单位应为节能减排发挥有力的支撑作用
设计单位应该在设计标准、方法方面,学习国外先进经验,强化各项标准。制造企业应该加大各个环节的质量管理,向社会提供技术先进、性能合格的产品。科研单位要组织力量对节能关键技术和共性技术进行研究,突破瓶颈,形成核心技术,加快成功转化。由于燃煤锅炉现有条件差异比较大,存在单项节能技术的适用性和多项技术集成优化的问题,所以锅炉节能减排不仅要在治理阶段下大力气,还要提供可选择的多种优化方案,这样才能因地制宜的做好节能减排工作。
(三)工业锅炉使用者应在节能减排环节发挥自身作用
工业锅炉使用者是节能减排的终端操作者,他们对节能减排有着最直接的关系,因此使用者应认识到自己在此环节的主体作用,发挥主观能动性,从管理和技术方面双管齐下做好节能减排工作。为此,使用者应配备技术过硬的操作人员并及时进行培训,同时制定相应的规章制度,明确责任,加强检查力度,对不合符要求的情况及时整改,鼓励技术创新,不断提高管理水平和运行水平。技术创新是节能减排成果实现的有效措施, 需要在设备结构、着火、燃烧、燃尽、传热和脱硫除尘等技术层面上不断创新,改良或改革现有的落后技术, 提出具有节能减排潜力的新方案。在技术方面,工业锅炉使用者应该选用符合自身条件的产品,选购前做好技术评估,通过实施节能减排改造,提高锅炉能效,减少废物排放,降低企业经营成本[2]。
结束语
节能减排不是一朝一夕就能见到成效的,这项工作任重道远,相信在政府的积极倡导以及各个部门强有力的监管下,在科研、设计、制造、使用各相关部门积极落实国家政策下,我国工业锅炉节能减排工作一定会取得富有成效的进步。
参考文献:
[1]于惠君,谢涛,刘昭岩,等.通过能效测试分析锅炉能耗有关问题[J].中国特种设备安全,2012(9):59-61,62.
[2]林兆安,姜晓东.浅谈工业锅炉能耗问题及其节能方式[J].广东科技,2011,20(16):131-132.