熱工自動(dòng)控制在發(fā)電廠節(jié)能減排中的作用

趙春慶

摘要：能源問題已經(jīng)成為制約全球工業(yè)行業(yè)發(fā)展的瓶頸，節(jié)能減排工作成為迫在眉睫、急需落實(shí)的問題之一。各火力發(fā)電廠對節(jié)能減排工作越來越重視，節(jié)能減排不僅可以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。鍋爐、汽輪機(jī)及其附屬設(shè)備與系統(tǒng)的各類能耗指標(biāo)是火電機(jī)組節(jié)能減排關(guān)注重點(diǎn)，此外，機(jī)組的自動(dòng)控制，對機(jī)組煤耗影響也比較大，通過優(yōu)化控制和準(zhǔn)確測量參數(shù)，能為火電廠節(jié)能減排作出較大的貢獻(xiàn)，為企業(yè)創(chuàng)造很大的效益。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；熱工自動(dòng)控制；技術(shù)應(yīng)用

火電廠熱工自動(dòng)化作為一種自動(dòng)控制技術(shù)，其融合了熱能工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)以及智能儀表儀器等相關(guān)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對火電廠生產(chǎn)過程的各類參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。這一技術(shù)的運(yùn)用，將有助于提高該行業(yè)的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)利潤，有效降低人力物力成本，實(shí)現(xiàn)火電企業(yè)的現(xiàn)代化革新與可持續(xù)發(fā)展。

1熱工自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

1.1 DCS

DCS是熱工自動(dòng)化技術(shù)的主要代表，其在火力發(fā)電廠中具備成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。DCS控制的主要條件是計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，在此基礎(chǔ)上控制發(fā)電機(jī)組，形成網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)中處理器的數(shù)量非常多，用于為火力發(fā)電廠提供到位的控制，消除系統(tǒng)缺陷的影響，即使一個(gè)處理器出現(xiàn)問題，也不會(huì)影響DCS系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。DCS系統(tǒng)能夠控制火力發(fā)電廠的建設(shè)規(guī)模，在很大程度上控制電纜的使用量，不需要投入過多的設(shè)備、元件。在DCS系統(tǒng)的支持下，可提高熱工自動(dòng)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2自動(dòng)控制

熱工自動(dòng)化技術(shù)的自動(dòng)化控制用于管控火力發(fā)電廠中的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比如溫度、燃燒等，促使火力發(fā)電廠具備自動(dòng)控制的特點(diǎn)。以某火力發(fā)電廠為例，該火力發(fā)電廠充分發(fā)揮了熱工自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢，將自動(dòng)控制應(yīng)用到了3個(gè)系統(tǒng)模塊中：汽包水位系統(tǒng)。根據(jù)火力發(fā)電廠的電量負(fù)荷狀態(tài)，調(diào)節(jié)單沖、三沖量，最主要的是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)節(jié)，體現(xiàn)熱工自動(dòng)技術(shù)在火力發(fā)電廠中的控制優(yōu)勢。燃燒系統(tǒng)。重點(diǎn)控制爐膛內(nèi)的壓力和火電廠運(yùn)行中的送風(fēng)量，無論是增加電量，還是減少負(fù)荷，都應(yīng)按照自動(dòng)控制的方式進(jìn)行，并遵循熱工自動(dòng)技術(shù)的要求。主汽壓力系統(tǒng)。自動(dòng)控制應(yīng)用在水溫調(diào)節(jié)方面，可實(shí)現(xiàn)主汽溫度的調(diào)節(jié)。熱工自動(dòng)化技術(shù)主汽壓力自動(dòng)控制方面引入了模糊控制方法，提高了主汽的調(diào)節(jié)能力。

2影響發(fā)電廠機(jī)組煤耗的因素分析

2.1汽輪機(jī)能耗指標(biāo)

汽輪機(jī)是發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)恿碓聪到y(tǒng)，在發(fā)電機(jī)的整體機(jī)構(gòu)中占有重要位置，但也是能源消耗中，消耗較大的電力消耗源，由于汽輪機(jī)主要依靠氣壓而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，熱量氣流與氣壓均對汽輪機(jī)產(chǎn)生影響，其中通流效率、回?zé)嵝始袄涠诵?，對汽輪機(jī)的功率影響較大，在汽輪機(jī)能耗方面，真空度與加熱系統(tǒng)的基本效率，是系統(tǒng)能耗的最主要影響因素。

2.2廠用電指標(biāo)

機(jī)組廠用電指標(biāo)主要是指廠用電率，影響廠用電率的主要輔機(jī)有引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、磨煤機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、給水泵、凝結(jié)水泵、脫硫循環(huán)泵、脫硫磨機(jī)、流化風(fēng)機(jī)、脫硝稀釋風(fēng)機(jī)等。廠用電率雖然不影響發(fā)電煤耗，但直接關(guān)系到火力發(fā)電廠供電煤耗的高低，廠用電率越小，供電煤耗越小。

2.3鍋爐能耗指標(biāo)

鍋爐能耗指標(biāo)在某些方面影響到鍋爐的整體效能，煤在鍋爐內(nèi)經(jīng)過長期的化學(xué)反應(yīng)，熱量急劇增加，使結(jié)構(gòu)組織產(chǎn)生縫隙，最終被分解，整個(gè)過程期間所消耗的能源，即是鍋爐能耗指標(biāo)的主要標(biāo)準(zhǔn)。鍋爐的能耗指標(biāo)受到多個(gè)因素的影響，其中鍋爐的基本燃燒效率、煤炭的質(zhì)量、隔熱能的損失與排煙度等，均對鍋爐的能耗構(gòu)成影響，在諸多的影響因素中，煤炭的燃燒質(zhì)量尤為重要，在能耗方面影響巨大。

3自動(dòng)控制對機(jī)組煤耗的控制措施分析

3.1主汽壓力自動(dòng)

通常機(jī)組在負(fù)荷較低、煤質(zhì)較差時(shí)主汽壓力波動(dòng)較大，影響機(jī)組帶負(fù)荷能力，也影響機(jī)組自動(dòng)滑壓運(yùn)行的投入。機(jī)組采用滑壓運(yùn)行方式時(shí)，主汽壓力的滑壓設(shè)定值較理論值偏小，因此，主汽壓力對機(jī)組的供電煤耗稍有影響，但是，采用滑壓運(yùn)行方式極大地提高了整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，汽壓自動(dòng)投入滑壓運(yùn)行有利于節(jié)能。對于660MW超超臨界機(jī)組主汽壓力每變化1MPa分別影響煤耗0.33g/kW·h；對協(xié)調(diào)控制策略和參數(shù)進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整，合理確定滑參數(shù)運(yùn)行區(qū)域的閥門開度和方式，優(yōu)化主汽壓力與高壓調(diào)節(jié)汽閥開度，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.2氣溫自控

機(jī)組在負(fù)荷較低、煤質(zhì)較差時(shí)主汽溫度的波動(dòng)較大，不利于機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，影響機(jī)組節(jié)能減排。對于660MW超超臨界機(jī)組主汽溫度每變化10℃分別影響煤耗1 05g/kW·h；再熱汽溫度每變化10℃分別影響煤耗0.8g/kW·h。根據(jù)機(jī)組鍋爐的燃燒特性設(shè)計(jì)汽溫自動(dòng)控制策略、優(yōu)化控制參數(shù)，提高汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)。汽溫穩(wěn)定以后，可適當(dāng)提高溫度設(shè)定值運(yùn)行，對于660MW超超臨界機(jī)組如果平均主汽溫提高4℃，煤耗可以降低0.4g/kW·h左右。再熱汽溫的調(diào)整特性不是很好，主要是燃燒器擺角難以投自動(dòng)、煙氣擋板調(diào)節(jié)性能比較差。當(dāng)負(fù)荷比較高時(shí)，需要用再熱器事故減溫水參與調(diào)整才能保證再熱汽溫度不超標(biāo)。再熱器事故減溫水的使用對供電煤耗的影響很大，再熱汽減溫水每增加lt/h，機(jī)組供電煤耗將升高0.2g/kW·h左右。

3.3輔機(jī)變頻改造

輔機(jī)變頻改造主要是針對風(fēng)機(jī)及水泵的改造，由于電機(jī)機(jī)組功率的不同，所產(chǎn)生的電能也不盡相同，但風(fēng)機(jī)與水泵的耗能卻始終如一，因此構(gòu)成了不必要的浪費(fèi)。對風(fēng)機(jī)與水泵的內(nèi)部變頻頻率進(jìn)行改造，通過降低電壓，控制水泵與風(fēng)機(jī)的電壓使用總量，進(jìn)一步做到對電量使用的限制。

4結(jié)語

總之，火電廠機(jī)組節(jié)能減排、降非停是火電廠最重視的工作，節(jié)能減排工作不僅僅是鍋爐、汽機(jī)專業(yè)的任務(wù)，熱控專業(yè)也應(yīng)站在節(jié)能減排的高度，做好系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)等控制優(yōu)化以及電廠入爐煤計(jì)量、節(jié)能指標(biāo)計(jì)算用熱工主要參數(shù)的準(zhǔn)確測量等工作，為火電廠節(jié)能減排作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。