电厂锅炉汽轮机系统的绿色设计的研究

何洪瑛

摘要：锅炉汽轮机系统是电厂生产过程中不可缺少的部分，锅炉汽轮机系统使用性能的发挥直接影响到了整个电厂生产的顺利运行。目前，我国锅炉汽轮机系统在绿色节能方面还存在很多的不足，这就给电厂的可持续发展带来阻碍。针对这一点，文章对电厂锅炉汽轮机系统的绿色设计进行了研究，以期促进电厂绿色生产。

关键词：电厂；锅炉汽轮机系统；绿色设计

前言

电能作为我国现代社会发展中的一种重要资源，对我国可持续发展战略的实施具有十分重要的作用。因此，为了满足我国社会发展需求，电厂需要扩大生产规模，而在电厂生产的过程中，锅炉汽轮机作为重要的生产设备，对发电效率具有一定的影响。然而，过滤汽轮机在实际应用过程中产生的污染较为严重，不符合国家绿色生产的要求，因此，电厂需要对锅炉汽轮机系统进行绿色设计。

1电厂锅炉汽轮机系统绿色设计的重要性

在当前社会发展形势下，我国电厂规模不断扩大，锅炉汽轮机的使用也越来越多，越来越普遍。电厂锅炉汽轮机作为一种能源转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，同时，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。通过燃烧燃料，锅炉产生蒸汽，然后通过管道流向汽轮机，驱动汽轮机带动发电机发电。然而在锅炉汽轮机运行的过程中，由于受到种种因素的影响，使得资源的消耗不断增加，对环境的污染也越来越严重，这对于我国经济的可持续发展极其不利。随着我国可持续发展政策的提出，发展绿色经济、节能经济已经成为企业发展的重要内容。因此，电厂要想良好发展下去，就必须要实现对锅炉汽轮机系统的绿色设计，从而减少环境污染，提高电厂经济效益和社会效益。

2电厂锅炉汽轮机系统的绿色设计原则

伴随着我国经济的发展，能源枯竭问题日益突出，人们对于保护环境、实现绿色可持续发展的重视程度逐渐提升，而电厂传统发电设备在运转过程中不仅会消耗大量的能源，同时会造成环境污染，影响环境质量。故此，在电厂建设过程中，针对电厂锅炉汽轮机的绿色设计已经成为当前首要解决的问题之一。而充分考虑到环保影响因素，提高电厂锅炉汽轮机的节能性、环保性，这不仅是现代社会的发展主流趋势，同时也是我国可持续发展的必然选择。因此，在电厂锅炉汽轮机绿色设计过程中，有关设计人员需要遵循环保的原则、绿色设计合理性原则，从而保证设计结果能够符合电厂实际要求。此外，在实际设计的过程中，设计人员还需要明晰社会发展需求，并在满足电厂实际发展需求的同时，使其符合现代化社会可持续发展战略要求，最大限度地节约电厂锅炉汽轮机系统绿色设计成本，提高电厂经济效益和社会效益。

3锅炉汽轮机系统绿色设计的内容

3.1脱硫处理

锅炉汽轮机运行过程中产生的硫对环境的污染十分严重，为了保护环境，减少污染物的排放，电厂需要对锅炉汽轮机进行脱硫改造，从而促进电厂绿色可持续发展。目前脱硫装置有循环流化床脱硫和烟气脱硫等方式，脱硫效率高达60%以上。烟气脱硫技术已属成熟，但投资大，约为建电厂投资的1/4～1/3。目前循环流化床脱硫技术锅炉吨位太小，因此将其用于电厂还需要进一步研究。除此之外，利用“煤拔头”低温快速热解技术能够有效除去原煤中大部分的硫、灰、全部的汞及其化合物，生成洁净煤（半焦），使工业锅炉的燃料实现标准化、清洁化，从而也减少了污染后处理的压力；还可以在烟气排放过程中使用一体化超净脱硫除尘装置，减少烟气中的硫含量，使排放烟气的污染物含量可确保达到天然气锅炉排放最严格的限值要求。

3.2降低锅炉排烟温度

对电厂锅炉进行脱硫改造后，烟气中SO2浓度大幅度下降，使设备的低温腐蚀减轻，可大幅度降低烟气排放的温度。一般情况下，烟气温度在60～70℃为宜，其不仅能够提高机组热效率，还对节能、减少温室气体排放、防止地球温度变暖具有重要作用。

3.3降低汽轮机冷凝温度

汽轮机在运行的过程中会产生大量的热量，这些热量从热力循环的角度来说已经不能够降低，只能通过利用凝汽热量，才能够降低室内气体的排放。为此，电厂需要进行背压式热电厂的建设，从而充分发挥出冷凝热量的作用，达到节能减排、保护环境的目的。

3.4 CO2的减排

CO2的排放量与燃料消耗量成正比，故减少CO2的排放量的有效方法是提高能源利用率，降低煤耗。CO2的减排措施有：改进和完善投运机组性能；利用超临界技术、循环流化床技术、热电联产技术；关停小机组等。燃料脱碳是以含碳量较低的（如天然气）或无碳燃料取代含碳量较高的燃料，使得每单位能耗的平均CO2排放减少。燃料电池也是通过电化学氧化产生电能的，其直接将化学能转化成了电能，打破了传统的电力生产模式，并且燃料电池的效率不会受到卡诺定律的限制。目前，碳氧燃料电池发电效率还不高，要与锅炉汽机机组结合，国内外正在进行积极探索。

3.5 CO2的处置技术

CO2处置技术被各大能源消耗企业关注和研究，目前，常用的3种有效途径为：将CO2储存在废油气井、地下含水层和海洋中。据国际能源机构预测，它们储存CO2的潜力依次为870亿t、1250亿t和2×108亿t。由此可见，其储存潜力很大。将CO2贮存在油、气井中并不是新的技术，其早在70年代就已经出现了，当时主要是美国利用CO2溶于油的特性，来降低石油的粘稠度，从而强化石油性能，增加石油的产量。此外，在大型发电船中，有关专家还以海底石油、天然气为原料，采用高效燃油气蒸汽组合循环发电并将燃烧排放的CO2冷却、压缩后送入海底油气田中。CO2的性质使之非常适于海洋处置，因为在水下500m深处水温10℃左右时CO2就能变成液态，在3000km以下，CO2密度变成大于海水能沉入海底，相当安全地保存起来，而且海洋储存CO2的潜力很大，即使把人类排放的全部CO2储入海中，海洋含碳量每年仅增加0.016%。因此，人们仍旧在用这种技术来处理CO2。

3.6 NO的处理

在电厂发电过程中，氮氧化物也是其排放的有毒气体之一，其对空气污染造成的影响极大。因此，需要加强锅炉机轮机对氮氧化物的处理能力。现阶段，新型高效“解耦燃烧”锅炉，可以在燃烧过程中有效地抑制氮氧化物的产生，无需外加脱氮设施就可以使烟气排放满足天然气锅炉的排放标准。正常情况下，对排放烟气不做任何脱氮处理，二氧化氮含量就可以低于150毫克/标准立方米，如再优化炉内燃烧过程，还可做到二氧化氮含量低于50毫克/标准立方米。解耦燃烧过程还可以把洁净煤燃料中存留的硫份，大部分固定在灰分里，为生产建筑材料提供原料，具有显著的炉内脱硫效果，进一步降低排放烟气中的二氧化硫含量和烟尘含量。

结束语

电厂发电效率的提高对满足人们生产生活的需求有着十分重要的作用，但是在提高电厂生产规模的同时，我们还需要减少锅炉汽轮机生产过程中能源消耗和污染物排放量，从而促进电厂可持续发展。为此，电厂需要对锅炉汽轮机系统进行綠色设计，减少污染物排放，使排放烟气的污染物含量可达到天然气锅炉排放最严格的限值要求。此外，环保部门还要加强建立清洁能源生产服务中心，监督生产企业对煤炭的清洁利用，从而推动我国能源生产和消费方式的改革。

参考文献：

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