熱電鍋爐節能減排研究

學術論文 2018-12-25 15:37:21
    隨著當前大氣污染綜合防治壓力的增大,我國加快推進經濟轉型升級的步伐,轉方式、調結構,走一條綠色發展、和諧發展、可持續發展之路成為所有工業企業的必經之路。面對日益嚴峻的污染形勢,環境對經濟發展的納污能力降低,人類如果再不治理污染,再不進行節能減排將會面臨更加嚴重的環境污染形勢。隨著人們環保意識的增強,pm2.5已經耳熟能詳,空氣中主要的污染物是由于能源消耗產生的粉塵、硫化物、二氧化碳和氮氧化合物。據不完全統計,一般一噸標煤估計排放二氧化碳為2.66~2.72噸,我國年均消耗煤炭21億噸,那么產生的二氧化碳量更加龐大,這一數據告訴我們,能源消耗是造成環境污染的“罪魁禍首”。對于熱電企業而言,其具有較高的煤炭消耗量,在燃煤過程中會產生大量的污染物,給環境治理造成沉重的壓力和負擔,也對經濟社會的可持續發展造成了十分惡劣影響。鑒于此,熱電企業更應高度重視對鍋爐的節能改造,千方百計采取有效措施節能減排,最大限度地降低對環境的污染。

    1 熱電企業鍋爐現狀

    2015年2月我國火力發電企業單位數為1241家,同比增長2.14%[1]。這些火電企業中,絕大多數建廠較早,所用鍋爐爐齡相對較長,設備已經老化,相關的系統配置也遠遠不能滿足當前環境治理的要求,因而,大多數熱電企業具有較高的單位能耗,存在著較嚴重的浪費現象,造成比較嚴重的環境污染,熱電鍋爐高污染和高能耗現狀并不容樂觀。熱電企業鍋爐燃燒存在著諸多亟待解決的問題,主要體現在以下幾個方面:一是從事鍋爐操作人員在進行鍋爐燃燒工況調整時,由于專業性差,不能系統地掌握和了解相關的數據,不能及時根據負荷數據的變化進行有效地調整,也不能將鍋爐監測儀表充分利用并將其作用有效地發揮出來;同時,很多熱電企業缺乏對鍋爐節能減排的專業技術指導,仍在使用許多小容量的鍋爐,有的熱電企業雖然使用大容量的鍋爐,但這些大容量鍋爐尚處于低負荷的工作狀態,煤炭無法得到充分高效地燃燒,這也是熱電企業造成煤炭資源浪費、熱量損失和環境污染的原因所在;此外,熱電企業鍋爐存在著較高的排煙溫度,大多數熱電企業鍋爐所排放的煙氣溫度都較高,有時候溫度甚至可以達到300多度,這種高溫排煙也會造成鍋爐煤炭資源燃燒的不充分,這樣勢必會造成資源的極大浪費,這是造成環境大范圍污染和能源浪費的主要原因所在。面對這種情況,大多數熱電企業采用燃燒的方法來解決這一問題,以此來最大限度地降低排放的粉塵量,減少有害氣體對空氣的污染和對人身體健康的危害;在實踐中,大多數熱電企業還會面對鍋爐受熱面過熱的問題,過熱的受熱面結焦就會導致鍋爐出現嚴重的積灰。隨著大氣污染綜合防治力度的加大,這些熱電企業必須適應低碳、綠色發展的要求,結合行業特點進行節能改造,抓住控制污染的關鍵環節,努力將污染排放降到最低,實現節能降耗、持續發展的目標。

    2 熱電企業對鍋爐運行方式的優化

    對于熱電企業而言,優化鍋爐運行方式首先需要對鍋爐燃燒工況進行科學地調整。我們知道鍋爐內部燃煤過程是十分復雜的,在燃燒時必須同時保證溫度、時間和氧氣三個基本要素,而不能有任何一個要素的缺失或者弱化,否則會使鍋爐運行的熱效率和單位耗煤比值受到影響。在進行鍋爐燃燒工況調整時,調整風煤比是第一要務,將過?諝庀禂嫡{整好的目的在于爐內的煤炭資源能夠更加充分地燃燒,從而使煤炭資源損失降到最低,由此可見,熱電企業爐內空氣系數必須得到較好地調整,過大或者過小都可能對鍋爐的正常運行帶來影響。以粉煤爐為例,過大的爐內空氣系數會使氣流速度加快,煤粉不能充分地與空氣進行混合,這樣就會造成煤粉無法在爐內有效停留,造成燃燒時間不足,煤粉無法得到充分燃燒,這樣勢必會造成熱電廠鍋爐的單位煤耗增加。鑒于此,熱電企業必須高度重視對爐內空氣的調整,使其處于正常的范圍,不因空氣系數過低或者過高而影響到鍋爐的正常運行;同時,要注意對鍋爐漏風的調節,我們知道鍋爐漏風是造成熱損失的一大原因,也是導致一次風溫度降低而增加引風機熱負荷的主要原因。鍋爐漏風會使有效送風量減少,風量不足自然也會導致爐內燃燒不充分,從而出現積渣過多現象,嚴重的很可能會對鍋爐的正常運行造成十分不良的影響。這就提示我們,在對鍋爐進行日常維護時,一定要對爐體嚴密與否、空氣系數正常與否進行有效監測。在有效調整鍋爐運行工況的過程中,還需對爐體受熱面吹灰,以防止積渣過度而導致鍋爐運行的熱效應受到影響。

    科學采用富氧燃燒技術。熱電企業傳統送風只能將含氧量20.9%的自然風送到爐內,如果采用富氧燃燒技術,則能夠將含氧量大于自然風含氧量的風送至爐內,這樣就能夠在很大程度上降低燃料質量對鍋爐燃燒的影響,使火焰特性和爐內的燃燒條件得到改變,使鍋爐內溫度不斷增高,從而確保鍋爐安全高效燃燒,經對熱電企業鍋爐污染物排放的監測,采用富氧燃燒技術會明顯地改善鍋爐所排放煙氣的黑度,這就說明富氧燃燒技術的應用效果明顯。在實踐中,很多熱電企業改進燃燒技術,采用富氧燃燒,通過加入助燃劑和使用氧化膜,能夠極大地降低鍋爐燃燒對煤炭資源的浪費,能夠明顯地提高熱電企業的鍋爐燃燒效果,這對熱電企業節能減排和和諧持續發展大有裨益。熱電企業還可以進行如下節能技術改造:例如,對運行負荷變化大的鍋爐采用變頻調速技術對主要輔機進行節能改造,使電機為軟啟動,啟動電流從0逐漸上升到額定電流,不僅節能,同時也能維持鍋爐運行在最佳狀態,且又維護了電機,減少了機械磨損,一般節電率可達30%左右。

    除此之外,熱電企業可以運用分層式的燃燒方法來達到節能減排的效果,分層式的燃煤鍋爐需要燃燒用的煤是由塊煤和粉煤所組合成的,粉煤和塊煤都需要在分層的狀態下進入爐內進行燃燒。眾所周知,大多數熱電企業采用的鏈條爐將煤炭放入煤斗后,煤層厚度是靠內設的閘門來控制和調節的,受煤炭自身自重的影響,煤炭會在閘門附近發生擠壓,從而緊密地堆積在爐排上,煤層之間幾乎沒有絲毫的縫隙和空間,無法進行有效通風,因而造成爐內煤炭無法充分燃燒。使用分層式的煤炭燃燒技術就改變了以上方式中煤的缺陷,將粉煤和塊煤分層,塊煤在下層但是粉煤在上面,形成疏松的煤炭結構,這樣通風的條件就會改善,煤層之間的氧氣量十分充足。爐內燃燒就會更加充分,減少煤炭資源的浪費和熱量的損失,實際上就達到了節能減排的效果。

    3 結語

    通過采取現代化的技術手段和先進的助燃氧化劑等,提高鍋爐燃燒效率,解決鍋爐燃燒過程中資源浪費的問題,也降低排放黑度,達到節能減排的效果,從而獲得綠色和諧、持續發展的機會。
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