郝建忠 刘秀琴
（国电建投内蒙古能源有限公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017209）
摘要：电力作为经济发展中不可或缺的能源之一，自我国改革开放以来对电力的消耗水平持续升高，为了应对这一问题，电力行业以及电力企业推行改革，引进先进技术和管理，电力工程建设不断涌现.锅炉汽轮机作为当前电厂建设中重要的组成部分，对于电厂发电效率以及经营效益有着较为深远的影响.由此，为了能够更有效的提升能源，加强电厂锅炉汽轮机系统的研究，对于绿色、节能，可持续发展是十分有必要的
关键词：电厂；锅炉汽轮机系统；绿色设计
一、电厂锅炉汽轮机系统绿色设计概述
随着我国生活、工作和学习的用电需求增多，对于电厂建设提出了更高的要求，应这一需求，我国的电厂数量和规模不断扩大，锅炉汽轮机以其独特的优势，应用越来越广泛，并且取得了较为可观的成效。电厂锅炉汽轮机是一种新型的能源转化设备，将锅炉中的燃料转换为电能和化学能，运转原理主要是指燃料燃烧的时候产生大量水蒸气，输送到汽轮机产生动能带动发电机进行发电。但是锅炉汽轮机在运转过程中，极易受到外界客观因素的影响，致使能源转化效率降低，降低能源利用效率，对环境的污染和发电效率不成正比。传统电厂发电主要是依靠煤炭、石油以及天然气等燃料燃烧，转化为动能进行发电，这种发电方式较为落后，尽管能够产生大量的电能，但同时造成大量不可再生能源消耗，对环境产生不同程度的污染，不利于我国经济的健康持续发展。
二、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，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。所以，在电厂锅炉汽轮机绿色设计中，遵循环保原则是十分有必要的。在遵循环保原则的同时，还应注重绿色合计的合理性原则。在对电厂锅炉汽轮机绿色设计过程中，需要明晰社会发展需要，在满足电厂长远发展的同时，需要符合现代化社会可持续发展战略要求，最大程度节约电厂锅炉汽轮机系统绿色设计成本，保证其实际应用能够充分发挥自身作用。
三、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作的过程中，受多种因素的影响，会使得能源的消耗不断加快，同时能源的利用率降低，对环境的污染也较大。在我国当前电厂发电主要用的燃料有煤、油、气，而这些能源的消耗不仅会加大我国能源紧缺的局面，同时还会加剧我国环境问题，进而影响到我国经济的可持续发展。四、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。
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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。
3.4CO2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。
3.5CO2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。
3.6NO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
综上所述，随着我国经济的发展，对于环境造成的污染愈加严重，人们环保意识同时增强。电能作为人们日常工作、生活和学习中不可或缺的能源，电厂建设中应遵循可持续发展战略，推行绿色设计，引进先进发电技术和设备，降低二氧化碳等温室气体排放，对二氧化碳等回收利用，提升能源利用效率，推动我国经济的健康持续发展。
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[3]黄德中．电厂锅炉汽轮机系统的绿色设计探讨[J].电站系统工程．2013（3）：23—24+
论文作者:郝建忠,刘秀琴
论文发表刊物:《河南电力》2018年10期
论文发表时间:2018/11/16
标签：汽轮机论文; 电厂论文; 锅炉论文; 烟气论文; 能源论文; 燃料论文; 过程中论文; 《河南电力》2018年10期论文;