热工自动控制在火电厂节能减排中的作用研究

热工自动控制在火电厂节能减排中的作用研究

宫玉超 赵 振

华电潍坊发电有限公司  山东省潍坊市  261000

摘要：在我国经济快速发展的同时，能源问题也日益凸现，节能减排显得尤为重要。针对我国火电厂节能减排的迫切需求，从机组电动-液压系统（DEH）系统的汽门控制模式优化、温度自动控制系统的升级以及电厂煤量计量方法的优化等几个角度，对我国火电厂的节能减排问题进行了研究。本项目以燃煤电厂为研究对象，针对燃煤机组在运行过程中存在的问题，提出了一种基于模糊数学模型的燃煤机组在线实时在线监测方法，并以此为基础，通过对机组控制参数进行优化，实现燃煤机组的节能减排，为我国的环保事业做出应有的贡献。

关键词：热工自动控制；火电厂；节能减排

0 引言

电能一直是社会上需求量最大的能源，而燃煤发电也是其中的重要组成部分，但是，由于能源消费的快速增长，燃煤发电所用的能量也在急剧减少，因此，节能减排已成为保证火电长远发展的重要手段。针对发电企业的特点，提出了一种基于发电系统的节能减排策略。辅机也是制约我国节能减排成效的关键，因此，在当前节能减排形势下，对机组及辅机进行合理的改造和调整显得尤为重要。

1 火电厂热工自动控制系统的组成

1.1 分散控制系统

分散控制系统又称DCS（DistributedControlSystem）系统，它是一个非常重要的组成部件，它的作用是分散的，它可以使整个系统的危险因子都分散开来。②控制生产装置是一种分布形式，它在空间上分布，以防止设备过分集中。在此基础上，利用控制室内的微机，构成了一个分布式控制和管理系统。本文介绍了一种基于计算机网络的分布式控制系统。分布式控制系统是指在生产管理、生产管理、控制管理等各个方面都具有一定的独立性。

1.2 辅助控制系统

在电力系统的自动控制中，辅助控制系统是确保机组始终处于正常工作状态，从而提升其稳定、安全的工作状态[1]。辅助控制系统包括输送系统、凝结水精处理系统、除渣除灰系统、循环水处理系统以及工业污水处理系统等，这些系统都有各自的辅助作用。自动化辅助系统能够减轻工人的劳动强度，减轻工人的劳动强度，充分发挥自动化技术的优越性，对降低电厂的生产成本、提高电厂的运行效率及经济效益具有重要意义。

1.3 自动保护系统

该自动保护系统能够有效地保障设备的正常工作，减少设备的安全事故。在对机组运行情况进行监测的过程中，当出现热力学参数和工作条件出现异常时，会自动关闭设备的电源，迫使机组停止工作，防止出现安全事故，将危险因素降到最低，从而提高了机组的安全性能。根据保护方式的不同，自动保护系统可以划分为：蒸汽发电机组自动保护系统，锅炉自动保护系统，辅机自动保护系统。汽轮机的自动保护系统以速度保护和低压油压力保护为主，其作用主要表现为汽包水位保护和炉灭火，而辅助设备自动保护系统的作用则是对相关的辅助设备进行保护。

2 自动控制对机组煤耗的影响分析

2.1 主汽压力自动对机组煤耗的影响分析

在正常的机组负载区间，主蒸汽压力比较小，对机组的影响不大，但是，当出现了不确定性，直至机组负荷下降，主蒸汽压力就会上升，并且伴随着很大的波动，这给自动滑动操作带来了不利的影响。相对而言，主蒸汽压力设定的理论值比较低，因此，当出现负荷变更和主蒸汽压力变化时，机组的耗煤量也会增加。300 MW机组在临界工况下，一般会产生很大的空气压力波动，其中，每减少0.1 MPa的压力，就会导致煤的消耗量提高0.149 g/kWh，因此，在特定的条件下，必须对单元进行恰当的调整，从而减少单元的基础用煤量 [2]。在对其进行控制时，阀门开启度也是一个必须要注意的损耗指标。随着机组用煤量的不断增长，势必对节能减排造成一定的压力，因此，加强对相关设备和数据的调节和整理，是实现节能减排的重要前提。

2.2 汽温自动对机组煤耗的影响分析

在低负荷和低煤质条件下，机组主蒸汽温度存在较大的波动，这对机组的安全经济运行和节能减排都有很大的影响。亚临界300 MW机组主蒸汽温度每下降1℃，燃料消耗将提高0.101克/度；再热蒸汽温度下降1℃，燃煤消耗将提高0.086克/度。在此基础上，提出了一种基于锅炉燃烧特点的蒸汽温度自动控制策略，对控制参数进行优化，以改善蒸汽温度的自动调节质量。当汽温平稳后，可适当升高调温，若300 MW次临界机组的主蒸汽温度升高4℃，则可减少约0.404克/度。再热蒸汽温度调节性能不够理想，其原因在于炉膛摆角控制难度大，烟气挡板调节效果不佳。在负荷相对较大的情况下，为了确保再热蒸汽的温度不超过规定，就必须用再热蒸汽的冷却水进行调节。再热蒸汽减温水的应用严重影响了电厂的用电煤耗，其中再热蒸汽减温水每提高1%，发电煤耗就会增加0.8克/度。在亚临界300 MW机组中，通过对供水自动化进行优化，使中间点的温度平稳，从而使主蒸汽温度稳定，从而实现节能。其中，1℃时，主蒸汽温度的改变是3-5℃，主蒸汽温度的改变是10℃时，对锅炉煤耗的影响是1.01 g/kWh。

2.3 电厂入炉煤计量对机组煤耗的影响分析

入炉煤计量设备能够根据煤炭消耗的基础计算，精确地计算出有关的数据，从而在一定程度上促进了节能减排，但是由于一些因素的制约，有些电厂并没有安装这种系统，而是采用了比较原始的电子皮带秤，这种方法要求有关人员掌握基本的链码计量方法，并适时地调节皮带的平衡性，保证其准确性，这对工作人员的心理和计算能力都是一个很大的挑战[3]。通过对有关资料的分析，可以将入炉煤计量设备与电子皮带秤进行对比测试。通过对实测数据的分析，得出了入炉煤计量装置的误差小于0.5%，而电子皮带秤的计量误差约为1%，从实际数据来看，其稳定性比较差。因此，使用入炉煤计量设备是一种更有利于节能减排的方法。

2.4 加热器组端差对煤耗的影响分析

加热器组端差，要对加热器系统的基础水位进行调查，保证其符合规范，在非运行状态下，可以调整加热器的水位，因为数量精度不高，对高、低水位的要求没有一个统一的标准，要根据机组的具体情况来设置，在系统的处理上，可以设定为水位的自动调整，在一定程度上降低了加热器的端差，实现了节能的根本目的。

2.5 辅机变频改造对供电煤耗的影响分析

在辅机的变频改造中，重点是对风机和水泵进行改造，因为电动机单元的功率不同，所以能够发出的电力也不一样，但是，风机和水泵的能量消耗是一致的，这样就造成了不必要的浪费。对风机和水泵的内部变频频率进行了改造，通过将电压降下来，来控制水泵和风机的总电压用量，从而达到对用电的限制。这种改造不会影响到发电机的发电能力，还可以改善风机和水泵的工作稳定性，在很大程度上满足了机组的使用要求，从而达到了节能减排的目的。

结语

目前，火力发电仍是电力生产的主体，其能耗是一个关键的问题，对发电设备进行有效的控制，对发电结构进行优化，既能实现节能减排，又能节约成本，因为火力发电系统的构成比较复杂，所以，火力发电的节能减排肯定是一个很大的改革工程，必须在持续的探讨中，对各种设备进行调整和节能，从源头上进行节能减排，为保证火电厂的长期、稳定发电做出贡献。

参考文献：

[1]闫俊北,刘聪.火电厂节能减排的必要性与措施分析[J].能源与节能,2021,(12):51-52.

[2]董策.浅析火电厂热工自动化设计中节能减排[J].低碳世界,2017,(22):53-54.

[3]李家海.火电厂热工自动化设计中节能减排分析[J].黑龙江科学,2017,8(04):160-161.

[4]王娇玲.热工自动控制在发电厂节能减排中的作用[J].科技创新与应用,2016,(34):103.