火電機(jī)組節(jié)能降耗中熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

翟曉旭

摘要：能源問題已經(jīng)到到社會(huì)各界關(guān)注，火電廠作為煤炭能源消耗大戶，節(jié)能減耗工作被各電廠普遍重視，文章從機(jī)組消耗的影響因素起筆，探討火電機(jī)組中熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的節(jié)能降耗措施。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組；熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)；節(jié)能降耗；方法

【引言】：21世紀(jì)全球工業(yè)都隨著能源問題的凸顯而受到不同程度的制約，節(jié)能降耗工作的開展成為了一項(xiàng)亟需落實(shí)的問題。隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，相關(guān)電廠工業(yè)部門對于節(jié)能降耗項(xiàng)目越來越重視，這不僅僅可以有效地節(jié)約資源，降低火力發(fā)電的污染，同時(shí)也能有效控制生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐、汽輪機(jī)以及各附屬設(shè)備和系統(tǒng)的節(jié)能降耗是電廠工作的重點(diǎn)。與此同時(shí)，火電機(jī)組的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)，如鍋爐控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）、主汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)以及汽溫控制系統(tǒng)等對火電機(jī)組實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗有很大影響。通過優(yōu)化自動(dòng)控制參數(shù)，可以獲得有效節(jié)能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。本文將針對熱工控制系統(tǒng)在火電機(jī)組的節(jié)能降耗方面展開論述，并對該系統(tǒng)在火電機(jī)組節(jié)能降耗方面的應(yīng)用進(jìn)行深入分析。

1、機(jī)組消耗的影響因素分析

供電系統(tǒng)的煤耗為綜合衡量指標(biāo)，既反映了機(jī)組的實(shí)際運(yùn)作水平，同時(shí)也發(fā)映出電廠的綜合管理水平。供電煤耗的標(biāo)準(zhǔn)定義為每生產(chǎn)1度電所消耗的燃料質(zhì)量。供電系統(tǒng)的煤耗所涉及的影響因素很多，機(jī)組的很多參數(shù)也與煤耗相關(guān)，其中最主要影響因素是煤種的變化及機(jī)組發(fā)電負(fù)荷率。然而，為了真正降低煤耗，落實(shí)節(jié)能降耗工作，需要對能耗指標(biāo)綜合分析，通過對比煤耗的真實(shí)值與設(shè)計(jì)值，分析其發(fā)生偏差原因，并進(jìn)行改善，達(dá)到實(shí)際節(jié)能降耗效果。

1.1 廠用電指標(biāo)的分析

廠用電率是機(jī)組的廠用電指標(biāo)主要方面。影響機(jī)組的廠用電指標(biāo)的主要是一些輔助設(shè)備的原因。其中包括送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、脫硫機(jī)、給水泵等。產(chǎn)用電率對于發(fā)電的煤耗基本沒有影響，但卻直接影響著發(fā)電廠的供電煤耗。其中機(jī)組的廠用電指標(biāo)越小，其供電煤耗就會(huì)越低。因此，降低廠用電指標(biāo)對于節(jié)能降耗工作的落實(shí)有著很大的實(shí)際意義。

1.2 鍋爐能耗

鍋爐的能耗指標(biāo)主要是指鍋爐效率，鍋爐的效率為一個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性重要指標(biāo)，反映的是鍋爐的一種綜合水平。其中對于鍋爐效率的影響因素有以下幾個(gè)：排煙熱損失、不完全燃燒損失、散熱損失、灰渣熱損失。主要的影響參數(shù)為排煙溫度、煙氣含碳量、漏風(fēng)率和煙氣含氧量。其中，排煙的熱損失對于鍋爐效率的影響最大，其次為不完全燃燒損失，再者為散熱損失和灰渣熱損失。然而，降低排煙溫度、減小排煙熱損失又與燃料的品種和完全燃燒率息息相關(guān)。因此，提高燃煤燃燒率可有效提高鍋爐效率，從而降低鍋爐能耗。

1.3 汽輪機(jī)能耗

汽輪機(jī)能耗主要以汽輪機(jī)效率為指標(biāo)，包擴(kuò)熱端效率、冷端效率與回?zé)嵝省Ｓ绊憛?shù)主要為主汽壓力參數(shù)、再熱汽參數(shù)、真空度參數(shù)。其中，冷端效率參數(shù)對汽輪機(jī)影響很大。汽輪機(jī)運(yùn)行中，合理控制汽輪機(jī)參數(shù)能夠提升汽輪機(jī)效率，如定期調(diào)節(jié)凝汽器的端差，可以提高凝汽器的效率，從而提高汽輪機(jī)效率。應(yīng)注意各參數(shù)的綜合調(diào)節(jié)，例如，調(diào)節(jié)凝汽器的端差時(shí)，可能給水溫度會(huì)產(chǎn)生變化，對回?zé)嵯到y(tǒng)的循環(huán)效率產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致調(diào)節(jié)效果不明顯。只有通過多參數(shù)的同時(shí)調(diào)節(jié)，才能更好地實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)效率的提高。

2、熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)對于火電機(jī)組的節(jié)能降耗方面的應(yīng)用分析

2.1 鍋爐運(yùn)行降耗應(yīng)用

2.1.1 冷一次風(fēng)量的影響控制

國產(chǎn)鍋爐機(jī)組設(shè)計(jì)往往認(rèn)為除爐膛及制粉系統(tǒng)漏風(fēng)外，進(jìn)入爐膛的所有風(fēng)都是經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱的。而實(shí)際制粉系統(tǒng)要摻入部分冷風(fēng)運(yùn)行，以此使磨煤機(jī)出口溫度保持在一定值。結(jié)果往往導(dǎo)致預(yù)熱器的通過風(fēng)量比設(shè)計(jì)值小，排煙溫度隨之上升因此，熱控系統(tǒng)必須考慮此情況，控制鍋爐總風(fēng)量，制定與給煤量匹配的總風(fēng)量曲線。

2.1.2 送風(fēng)量控制

送風(fēng)量變化可以引起爐內(nèi)空氣變化，影響燃燒效果。未燃盡損失與排煙損失之和為最小方為最佳送風(fēng)量。因此，氧量自動(dòng)系統(tǒng)要優(yōu)化設(shè)定值曲線，在運(yùn)行中調(diào)整風(fēng)量。風(fēng)量最佳值除了依據(jù)負(fù)荷、煤量外，還與氧量有關(guān)。如果氧量測點(diǎn)在鍋爐尾部受熱面安裝，受測點(diǎn)前煙道漏風(fēng)會(huì)影響氧量值測出結(jié)果，不能準(zhǔn)確得出爐膛出口的過量空氣系數(shù)指標(biāo)。所以，氧量測點(diǎn)應(yīng)靠前安裝，在爐膛出口最好。另外，應(yīng)定期試驗(yàn)，以得出氧量隨負(fù)荷變化曲線，從而確定最佳氧量，對鍋爐氧量進(jìn)行調(diào)整控制。應(yīng)定期對氧量表進(jìn)行校驗(yàn)，確保為燃燒分析調(diào)整提供可靠依據(jù)。

2.1.3 一次風(fēng)率控制

確定一次風(fēng)率，一方面要考慮合適的風(fēng)粉比例，以獲得較大火焰?zhèn)鞑ニ俣?，使著火穩(wěn)定；另一方面考慮一次風(fēng)供氧量，滿足充分燃燒需要。因此，一次風(fēng)率應(yīng)主要根據(jù)揮發(fā)分含量多少來確定，揮發(fā)低的煤，一次風(fēng)率小些。參數(shù)合理設(shè)置，能夠減少鍋爐排煙、不完全燃燒熱損失，減低鍋爐能耗。

2.1.4 磨煤機(jī)出口溫度控制

通常會(huì)對磨煤機(jī)出口乏氣溫度進(jìn)行限制，以保證安全運(yùn)行。如煙煤儲(chǔ)倉不超70℃；煙煤直吹不超80℃；無煙煤存在自燃問題，因此乏氣溫度不應(yīng)超150℃。鍋爐設(shè)計(jì)熱風(fēng)溫度主要取決于燃燒需要，所選熱風(fēng)溫度通常比磨煤機(jī)入口干燥劑溫度要求高。所以，磨煤機(jī)入口前需要摻入溫度較低介質(zhì)。磨煤機(jī)的出口溫度越低，摻冷一次風(fēng)比例越大，排煙溫度越高。所以，要控制磨煤機(jī)出口溫度。

2.2 汽輪機(jī)運(yùn)行降耗應(yīng)用

2.2.1 通過順序閥控制方式節(jié)能降耗

目前我國火電機(jī)組的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制都是采用的數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH），這種系統(tǒng)設(shè)置有兩種調(diào)節(jié)控制方式，分別為單閥、順序閥控制。如果機(jī)組采用單閥系統(tǒng)運(yùn)行，其中對于單閥調(diào)節(jié)比較容易實(shí)現(xiàn)，然而調(diào)節(jié)中的級節(jié)流損失很大；采用順序閥控制時(shí)，對于級節(jié)流可以很好的控制，但其調(diào)節(jié)過程卻略顯繁瑣，但順序閥方式可節(jié)能降耗更顯著。根據(jù)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)可以知道，良好的順序閥控制方式與良好的單閥控制相比，其節(jié)約煤量在4～8g/kW·h，因此順序閥控制方式是目前機(jī)組運(yùn)行的主要控制方式。

2.2.2 通過主汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)節(jié)能降耗

一般情況下，機(jī)組的主汽壓力波動(dòng)的主要原因在于機(jī)組的負(fù)荷較低、煤種質(zhì)量較差，主汽壓力的波動(dòng)進(jìn)一步導(dǎo)致了機(jī)組的負(fù)荷，這使得機(jī)組的投入方式產(chǎn)生改變。通常情況下，機(jī)組采用自動(dòng)滑壓模式投入，可以有效保證機(jī)組進(jìn)氣，減小閥門的節(jié)流損失，達(dá)到節(jié)能的目的，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的提高。對于主汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的有效控制，需要通過對其主汽壓力波動(dòng)緣由深入分析，擬定控制方案，精準(zhǔn)調(diào)整參數(shù)，采用合理的閥門開度與方式，結(jié)合滑壓過程控制，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化節(jié)能降耗，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

2.2.3 通過汽溫控制系統(tǒng)節(jié)能降耗

如果汽溫過高，會(huì)給機(jī)組的運(yùn)行帶來潛在威脅，超溫嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)發(fā)生過熱器爆管，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的癱瘓；汽溫過低時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)內(nèi)部的蒸汽濕度增高，在加速機(jī)組內(nèi)部設(shè)施腐蝕的同時(shí)，還可能導(dǎo)致蒸汽管道內(nèi)部水壓過高振動(dòng)劇烈。因此，有效調(diào)節(jié)汽溫可以促進(jìn)節(jié)能降耗實(shí)現(xiàn)。機(jī)組汽溫控制主要包含兩方面，分為初始汽溫控制和再熱汽溫控制。初始汽溫控制只需要根據(jù)規(guī)范進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)定即可實(shí)現(xiàn)；再熱汽溫燃燒器擺角無法投自動(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)。再熱汽溫對于供電煤耗的影響很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，再熱汽溫每增加1t/h，機(jī)組的整體供電煤耗將升高約0.2g/kW·h。

2.2.4 控制回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器組端差

加熱器組端差指的是熱力系統(tǒng)中的“三高四低一除氧”八個(gè)加熱器的端差。影響加熱器組端差的主要是加熱器水位，水位如果增高，將導(dǎo)致疏水溫度降低，加熱器端差降低，反之，加熱器汽側(cè)水位過低，將導(dǎo)致疏水溫度升高，加熱器端差增大。要加強(qiáng)回?zé)嵯到y(tǒng)的水位調(diào)整，減少加熱器端差。對高、低加的水位測量設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，保證水位測量方法科學(xué)、測量的基準(zhǔn)統(tǒng)一，確保DCS系統(tǒng)高、低加水位信號(hào)準(zhǔn)確。優(yōu)化高、低加水位自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)，合理設(shè)定高、低加水位，減少加熱器端差，以達(dá)到節(jié)能效果。

此外，數(shù)據(jù)是工作的基礎(chǔ)，電廠應(yīng)著重做好機(jī)爐的效率計(jì)算以及節(jié)能指標(biāo)計(jì)算所采用的主要熱控參數(shù)校驗(yàn)與維護(hù)，以保證各參數(shù)測量準(zhǔn)確，為節(jié)能減排分析提供可靠數(shù)據(jù)。

結(jié)語

熱工的自動(dòng)控制系統(tǒng)通過控制的優(yōu)化、機(jī)組參數(shù)的合理調(diào)節(jié)可以有效地促進(jìn)節(jié)能降耗工作的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組效率的最大化。只有通過對鍋爐、汽輪機(jī)等自動(dòng)系統(tǒng)的合理、綜合調(diào)節(jié)，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

【參考文獻(xiàn)】：

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