摘要:燃煤电站锅炉一直面临着重要的现实问题,即利用资源的效率较低,对环境造成严重的污染。为此,电厂应综合评价燃煤电站锅炉的环保性能、经济性能、综合性能,优化运行参数,挖掘节能减排潜力,提高燃煤电站锅炉的综合性能。
关键词:燃煤电站锅炉;经济性能;环保性能;综合性能;提高
在生产电力的过程中,燃煤电站锅炉不仅要消耗大量的资源,还会排放大量的污染物,且环保设备的运行现状会影响锅炉的综合性能,需要电厂从经济与环保两方面加以考虑。
1燃煤电站锅炉的性能
1.1环保性能
正常情况下,燃煤电站锅炉的脱硫、消烟、除尘效果都较好,所排放烟气的黑度、烟尘的浓度等都能达到国家排放标准,甚至更低[1]。然而随着锅炉燃煤量的不断增加,排放的污染物越来越多,对环境造成的污染也越来越严重。与此同时,由于参数设置不合理,或是设计、设备等问题,都会使电站锅炉产生煤燃烧不彻底、漏煤等能源浪费现象,不仅影响锅炉的经济性能,更主要的是降低了锅炉的环保性能。
1.2经济性能
实践证明,随着负荷的逐渐升高,平时用来对锅炉的经济性能进行评价的指标的发电煤耗逐渐降低,同时导致厂用电率也慢慢降低。究其原因,锅炉在高负荷条件下运行时会增加发电量,虽然消耗燃煤的总量也会增大,但锅炉的经济性能得到整体提高。同时,在单位发电量下,脱硫脱硝的石灰石、液氮等资源的成本会随着负荷的升高而逐渐降低,消耗各种资源的成本增加都会使高负荷条件下运行的锅炉的经济性能被降低。但当锅炉的运行负荷较低时,资源消耗性能将变得更高,因为厂用电率、煤耗量的值会伴随负荷的增加而逐渐升高,脱硫脱硝剂的总成本也会随着污染物脱除量的增加而逐渐增加。因此,在不同的负荷运行条件下,锅炉的经济性能都会受到影响。
1.3综合性能
在不同的负荷下,燃煤电站锅炉的综合性能灰色关联度如图1所示:
锅炉的负荷运行条件不同,其综合性能的表现也不同。随着负荷的不断增加,一方面,燃煤电站锅炉的环保性能会逐渐增加,因为负荷较高时锅炉的发电量会增加,污染物脱除设备的资源利用率、耗电率都较高,脱除效率也逐渐升高;另一方面,燃煤电站锅炉的经济性能将得到提高,因为负荷较高,锅炉的资源消耗量、热效率对锅炉综合性能的影响较大,指标性能也相对较好。因此,当负荷逐渐升高时,燃煤电站锅炉的环保经济综合性能也逐渐升高。
2提高燃煤电站锅炉综合性能的措施
2.1优化锅炉运行,合理调整参数
一方面,燃煤电站锅炉所用燃料的煤质不同,对锅炉经济性能产生的影响较大,如低挥发煤质的使用会降低锅炉的经济性能,而S、N含量较高的煤质将明显影响锅炉的环保性能;另一方面,如果能提高空气预热温度,并选择恰当的空气过量系数,就能减少煤燃烧环节不可逆的损失,优化锅炉运行,从而把锅炉的燃烧火用效率提高。此外,为提高燃煤电站锅炉设备的换热火用效率,可采取优化吹灰系统,或避免换热设备表面积灰或积渣,以确保设备表面清洁,或解决截面存在的热偏差问题,使温度均匀分布等方法,促使换热过程保持流畅。较亚临界机组而言,超超临界机组在提高换热火用效率上的表现更加优异,所以从火用角度来综合分析超超临界机组能促使燃煤电站锅炉的综合性能得到有效提高[2]。
2.2改造锅炉设备,重视设备检修
为把燃煤电站锅炉换热设备的火用损降低,把传热火用效率提高,电厂应针对换热设备展开研究工作,把火用损分为两部分:其一,传热温差导致的火用损;其二,流动阻力造成的能量机械高品位火用损。前者是受热面布置位置不同,换热面积不同等,造成不同换热设备的火用效率也存在相应的差别,如果锅炉炉膛上方的传热温差较大,那么其分隔屏过热器具备的火用效率是最低的,可考虑采取加快工质流速、扰动管道内侧并加入促进物等方式加以解决。后者的管道粗糙度越大,损失的有用功就越大,可尝试采取改变换热管道内外表面的材料、结构的方式加以解决,但这样做会导致材料的制造成本、锅炉的运行成本等的增加。
上述燃煤电站锅炉综合性能的提高方法是在运行锅炉时就可以操作的,为进一步提高锅炉的综合性能,还可在改造设备上下手,通过对锅炉设备进行检修的手段来完成设备改造工作,只是该方法不能在运行锅炉的过程中使用。很多大型的火电机组目前都加装了低温省煤器,目的在于利用烟气的余热把凝结水的温度提高,以降低汽轮机抽汽,是汽轮机的做功能力得到显著提升。站在热力学的角度,汽轮机内做功的工质流量比之前要大,当做功需求相同时,如果能提高送往再热器的工质温度,就能降低烟气换热环节的不可逆损失,从而有效提高再热器的火用效率,最终成功提高燃煤电站锅炉的综合性能。
除此以外,锅炉燃烧器的设计也对锅炉运行时的综合性能有非常重要的影响。为提高锅炉炉膛的稳定性、燃烧效率,一般选择的方法是提高燃烧区的温度,然而该方法极易导致NOx排放量的提高,这对提高锅炉综合性能不利[3]。所以,在设计锅炉的燃烧器时,可选择使用水平浓淡分离技术,其目的在于降低生成NOx的量,同时降低脱硝压力,并把燃烧区的温度提高,促使燃料转化成热能的过程更加充分、彻底,不断提高燃烧火用效率,最终同时提高锅炉的经济性能、环保性能,以满足提高综合性能的要求。
2.3实施节能改造,实现节能减排
电力企业、电厂等是节能减排的主体,对燃煤电站锅炉综合性能的提高而言,提高环保性能占据重要地位,特别是在当前的低碳经济背景下,节能减排势在必行。为此,企业应认真实施节能改造,以实现节能减排。如电站锅炉房务必要完善建立严格的环保制度,指定专人负责除尘、防噪等,并定期保养设备设施,做好运行维护记录。同时,锅炉燃用煤炭必须使用硫份低于0.8%,灰份低于18%的优质煤炭,已使用清洁燃料的锅炉不得擅自改变燃料,司炉人员应勤清扫、勤洒水、保持锅炉房内外环境干净整洁;要及时清除除尘器内的灰渣;要对煤堆渣堆采取采取遮盖或喷覆盖剂等措施,防止发生二次扬尘。
在最近几年,环保节能已经成为电力工业结构调整的核心方向,在“上大压小”的政策导向之下,产业结构得到了优化与升级,将大批污染重、效能低的小火电机组关闭。这样的措施使得火电设备得到了更新换代,也使得燃煤电站锅炉的综合性能因为政策的“福利”得到“节能”改造。此外,随着循环流化床技术等清洁技术的日益成熟,让新环保标准下的锅炉脱硫脱硝改造设计得到了实现,这样也是的其燃料的适应性更加广泛、负荷调节比更宽,进而将节能减排落到实处。
3结语
燃煤电站锅炉综合性能的提高任重而道远,相信在电厂的参数调整、技术改造及设备检修下,以及在相关职能部门对节能减排的有力监督下,电站锅炉节能减排工作势必将取得显著成绩,其综合性能也将得到明显的提高。
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