锅炉安全运行与节能减排
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摘 要：锅炉的生命周期污染排放量是决定其环境友好性的主要指标，锅炉设备的使用存在很大的危险性，对能源的消耗较大，随着科技的发展锅炉设备设计技术水平不断提高，锅炉运行中仍存在一些问题制约了锅炉设备的安全性能，从全生命周期角度，对锅炉设备安全运行的探讨成为设备设计生产的重要研究内容。本文阐述了锅炉生命周期评价流程，强调将生命周期理论应用到锅炉运行中的重要性，从燃煤，电站锅炉出发，分析锅炉高效节能的设计方法，以燃煤锅炉为例对个方案的应用方法进行总结，通过应用效果观察证实技术的优势。
关键词：锅炉安全 节能减排 生命周期
中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0066-02
锅炉设备的危险性较大，是确保国民经济发展的关键基础设备，近年来，锅炉设备设计制造取得了极大的技术发展，实现更大容量的持续发展。同时锅炉运行中面临诸多问题，如高温耐热钢的炼制等相关技术未取得实质性突破，随着环境污染问题加剧，使得国家对火电厂等领域锅炉污染排放控制提高重视，为降低污染物的排放量，从污染物生成原理角度出发，对锅炉的燃烧进行优化控制是关键。必须从锅炉生命周期入手对其高效运行及节能减排方案进行研究。
1 锅炉全生命周期评价流程
锅炉运行具有高危险性，导致安全事故时有发生，造成锅炉运行中安全隐患的因素主要有高温耐热钢炼制技术落后，以往设计选型技术达不到高温耐热钢的实际要求，缺少安全有效的锅炉与燃烧器结构优化设计方式，不具备高效的离线检测，安全评估方法等。由于锅炉安全高效运行涉及到动力工程，材料科学等多学科内容，其运行设计机制复杂，锅炉的安全高效运行涉及多方面因素。传统单一的学科研究难以应对复杂环境下的锅炉运行要求，由于材料耦合造成锅炉失效技术难题[1]。
锅炉全生命周期评价流程是从原材料获取到使用及污染物控处理过程，获取原材料基础上，利用生产制造为锅炉生命周期评价的首要流程，锅炉运行中所需的原材料以煤炭为主，锅炉运行需要消耗大量煤炭，导致我国煤炭资源量不断减少。如原材料获取使用量较大，表明锅炉节能效果较差。将原材料应用到生产中形成最终产品是制造过程，制造效率是决定锅炉运行效率的重要指标。
原材料使用情况污染物的处理情况是否符合高效节能要求。锅炉使用中原材料利用率与锅炉节能效果正相关，提高锅炉利用率能够改善节能效果。生产设备使用中会发生故障，加强设备维护，对改善锅炉节能减排效果具有积极意义。严格控制污染物排放量是锅炉运行优化的主要目标。
2 锅炉安全高效运行设计
高效应用材料是电站锅炉设计中获得高效安全的核心，在锅炉造型设计中选取耐热钢材，利用锅炉造型设计实现锅炉安全高效运行。优化炉膛结构设计可以削弱炉膛出口参与旋转获得，可以改善炉膛的腐蚀现象，避免过热器发生爆炸事故。应用高粉煤燃烧器安全性保障燃料燃烧效率，电站锅炉设计技术大范围应用，通过设计优化保障全生命周期电站锅炉安全高效运行。
煤质材料在火力发电中容易变质，如果将燃煤工业锅炉置于水循环稳定性差的环境中不利于扩大锅炉容量，在新设计工业锅炉结构中明确设计方法，29-140MW系列锅炉是工业生产中使用较多的设备，打破了国外技术垄断，使燃煤工业得到高效运行。燃油气工业锅炉设计核心是燃油气燃烧器，我国燃烧器技术匮乏无法完成对锅炉的检测，近年来相关科研单位研究取得了巨大成功，研制了测绘具有功率曲线功能的油气燃烧器设备，能检测燃烧器的燃烧效率，填补了我国技术缺口[2]。
预热锅炉是工业发电中常用的锅炉，我国对余热锅炉研究起步较晚，对余热锅炉腐蚀等方面缺乏明确的目标，随着国家对科技发展的重视支持，对余热锅炉的研究取得了较大的进步。设计思路基于突扩形烟风通道导流装置设计，有效解决了积灰，腐蚀等问题。对有毒烟气余热锅炉处理，设计使用2500t/d系列水泥窑，显著提升余热锅炉安全高效运行水平。
3 锅炉节能减排技术应用
锅炉节能烟气冷却技术应用于提升冷却器系统中，处理锅炉排烟温度与余热，明显增强机组热循环效率，烟气余热应用等装置常用烟气冷却器，为在低温环境下降低烟气冷却器重量，使用外翅片处理热传管，符合换热原件的功能，烟气经过吸收部分热量提高水温。
烟气冷却器通过加热工质水实现回收烟气余热，对冷凝水进行加热，提升汽轮机的发电性能，加热脱硫后的低温烟气可以得到应用，有效去除烟囱中烟羽情况。集中供热中能应用加热网水，可以作为热力来源应用到暖风器中，将冷却设备应用在静电除尘后，提高除尘器的工作效率。
我国相关法规规定氮氧化物排放量，对SO2等物质排放量有严格的控制，我国使用燃煤机组要想符合国家标准，必须加大监管措施的投入。烟气排放控制要对现役发电机组改造，烟气排放量降至20mg/m3，排放标准 30mg/m3要求可以通过利用烟气调制技术满足，排放标准20mg/m3可以通过电极式除尘冷却技术满足。
4 锅炉安全高效运行与技能减排技术方向
锅炉运行期间需要消耗大量能量，提高锅炉运行效率可以减少能耗，由于运行中产生大量高温蒸汽，锅炉需要保持对安全问题的重视。随着国内发电事业的蓬勃发展，锅炉制造领域处于世界领先地位，不断开展高等级参数锅炉的研发制造，最新研制的锅炉主蒸汽参数达到700℃，制约参数提高的重要条件是材料，如全部采用进口材料会导致成本提高，应组织专家围绕材料研发进行深入研究，研发能够承受高温的优质材料，尽量降低材料制造成本。
锅炉的设计参数决定锅炉的运行效率，高参数超临界等类型锅炉投入到研发运营中，有效提升了锅炉运行效率。国内已投运的百万等级超临界锅炉效率达到95%，为有效提高锅炉运行效率，设计人员应持续优化锅炉设计，重点研究锅炉受热面布置调整等，减少燃烧污染物生成数量，如通过燃烧器性能优化，实现减少NO2等污染物的排放。降低锅炉大渣中的碳含量损失[3]。
电站锅炉能源供应基本以煤炭等化石能源为主，能源的矿物质性能造成入炉燃烧产生大量硫化物等污染气体，燃烧产生的烟气带走大量余热，应重点研发炉内降低污染物排放的燃烧技术。目前国内锅炉尾部换热器经常不组织低温省煤器等，低温省煤器改造很多为电厂采用烟气冷却方式，为更好实现烟气利用，可以借鉴余热锅炉设计理念，有效加大换热面积。低温省煤器改成为烟气深度冷区的有效措施。
近年来，我国发电厂完成脱硫脱硝改造工作，为适应更高的减排目标，进行燃烧器结构深入研发，实现高效燃烧。如近年来研究的分层燃烧技术是从物理上实现燃料的逐级燃烧，减少燃烧中生成大量污染气体，燃烧器改造配合受热面改造是未来节能减排改造的有措施。
5 结语
锅炉运行期间通过优化锅炉结构，调整锅炉参数等方式对锅炉进行改造，能够增强锅炉节能减排效果，电厂可以在分析影响锅炉运行效率因素的基础上，利用先进技术解决现有问题。降低锅炉运行成本，提高经济效益，锅炉在高参数研发同时，应持续开展对现有設备结构深度研发，提升锅炉运行安全，促进锅炉运行节能减排。受制于材料工艺限制，应重点关注锅炉设计优化，受热面改造，保护锅炉长时间高效稳定运行，达到节能减排的目标。
参考文献
[1] 赵静波.基于全生命周期的锅炉安全高效运行及节能减排探讨[J].科技创新与应用，2017（1）：159.
[2] 李云.循环流化锅炉安全运行及节能减排[J].科技传播，2011（5）：138-139.
[3] 王志，宋涛.国际锅炉安全运行节能减排技术研讨会在渝召开[J].中国特种设备安全，2008，24（5）：68.
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