熱工優(yōu)化控制在火電廠(chǎng)節(jié)能中的應(yīng)用

張立本

（陜西渭河發(fā)電有限公司熱工分場(chǎng)，陜西 咸陽(yáng) 712085）

0 引 言

我國(guó)70%以上的電能都是由火電廠(chǎng)提供的，但火電廠(chǎng)發(fā)電過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的煤炭資源，而煤炭燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳和二氧化硫，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，也是造成溫室效應(yīng)的主要根源。為了保護(hù)人類(lèi)共同的環(huán)境，國(guó)家提出要轉(zhuǎn)型升級(jí)經(jīng)濟(jì)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)[1]?；痣姀S(chǎng)作為高能耗產(chǎn)業(yè)，長(zhǎng)期在生產(chǎn)過(guò)程中大量消耗煤炭，排放大量的二氧化碳。因此，提高火電廠(chǎng)發(fā)電效率，降低能耗，迫在眉睫，對(duì)促進(jìn)我國(guó)火電廠(chǎng)可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。

1 熱工優(yōu)化控制概述

我國(guó)火電廠(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行對(duì)煤炭的消耗非常大，但是發(fā)電率不高，僅相當(dāng)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家六七十年代的發(fā)電水平。影響我國(guó)火電廠(chǎng)能耗的主要因素有發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率、火電廠(chǎng)鍋爐的效率、機(jī)組補(bǔ)水率、主汽壓力、主汽溫度等。所以，必須采取合理措施，有效控制這些參數(shù)。過(guò)去，火電廠(chǎng)大部分采用分散控制系統(tǒng)控制火電廠(chǎng)的生產(chǎn)。隨著我國(guó)電力事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)下火電廠(chǎng)節(jié)能減排的要求。計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，使火電廠(chǎng)控制系統(tǒng)逐漸向自動(dòng)化系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)變。熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)是根據(jù)熱力學(xué)的定律，合理控制火電廠(chǎng)發(fā)電過(guò)程的溫度、壓力等參數(shù)，從而達(dá)到節(jié)能減排的作用[2]。

2 熱工控制系統(tǒng)在火電廠(chǎng)節(jié)能降耗工作中的作用

2.1 熱工控制系統(tǒng)降低鍋爐能耗

排煙熱損失是影響鍋爐效率的重要因素。鍋爐的排煙溫度和排煙氧量決定了鍋爐的熱損失。鍋爐在燃燒過(guò)程中如果燃燒不充分，也會(huì)增加煤炭的能耗。影響汽輪機(jī)的熱力學(xué)效率主要是主蒸汽和再熱蒸汽的溫度和壓力，以及汽輪機(jī)調(diào)門(mén)的運(yùn)行方式造成的回?zé)嵯到y(tǒng)效率、節(jié)流損失等[3]。

2.2 熱工控制系統(tǒng)在火電廠(chǎng)機(jī)組節(jié)能減排中的作用

熱工優(yōu)化控制系統(tǒng)在火電廠(chǎng)機(jī)組節(jié)能減排中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，送風(fēng)控制?；痣姀S(chǎng)機(jī)組的送風(fēng)量影響到風(fēng)煤比，造成鍋爐內(nèi)空氣變化，從而影響鍋爐的燃燒效率。只有送風(fēng)量達(dá)到一個(gè)最佳值，才能確保鍋爐排煙熱損失和機(jī)械不完全燃燒損失之和的數(shù)值最小。所以，通過(guò)熱工控制系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷和鍋爐中的氧量，可提高鍋爐燃燒效率。第二，控制磨煤機(jī)溫度。為了確保鍋爐的正常運(yùn)行，必須限制磨煤機(jī)的出口溫度。因此，需要在磨煤機(jī)出口添加一定比例的冷風(fēng)，以減少流經(jīng)空頂器的風(fēng)量。所以，在確保鍋爐安全的前提下，要提高磨煤機(jī)的出口溫度。通過(guò)熱工控制系統(tǒng)，可以設(shè)定磨煤機(jī)出口溫度，提高鍋爐燃燒效率。磨煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，如果風(fēng)粉配比曲線(xiàn)與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)了偏差，那么磨煤機(jī)的出口溫度一定會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)送風(fēng)量低時(shí)，排煙溫度會(huì)升高，這時(shí)磨煤機(jī)必須按照機(jī)組運(yùn)行實(shí)際負(fù)荷設(shè)計(jì)一次風(fēng)量，通過(guò)合理設(shè)置參數(shù)，有效減少鍋爐的排煙熱損失、化學(xué)不完全燃燒熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失，有效降低鍋爐能耗。第三，控制主蒸汽壓力。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，不同的煤種燃燒效率不同，鍋爐燃燒的效率也不同。所以，控制系統(tǒng)需要及時(shí)調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，從而確定滑壓參數(shù)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的閥門(mén)開(kāi)度，優(yōu)化主汽壓力和高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)，確保機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。第四，控制主汽溫度。如果主汽溫度過(guò)高，那么會(huì)增加機(jī)組的負(fù)荷，影響到發(fā)電設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)爆管等現(xiàn)象，影響發(fā)電機(jī)組的安全性能。所以，需通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)組主汽溫度，確保氣溫處于一個(gè)比較穩(wěn)定的水平，提高機(jī)組的運(yùn)行效率[4]。

3 熱工優(yōu)化控制在火電廠(chǎng)節(jié)能中的應(yīng)用效果

根據(jù)當(dāng)前我國(guó)大部分機(jī)組的情況進(jìn)行分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)主蒸汽溫度降低1 ℃時(shí)，汽輪機(jī)組的消耗量將提高0.032%，也就是2.5 kJ（kw·h）-1熱量。研究表明，發(fā)電機(jī)組的容量越大，主蒸汽溫度對(duì)汽輪機(jī)的耗能也越大。所以，為了降低汽輪機(jī)的消耗，需要提高主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度控制的精度，減少機(jī)組能耗。為了更好地得到優(yōu)化控制效果，對(duì)投入運(yùn)行一年的600 MW火電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)組各個(gè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)分析機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，以及主、再熱蒸汽溫度變化對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)平均指標(biāo)的影響，得出如表1、表2所示的結(jié)果。

表1 某600 MW火電廠(chǎng)機(jī)組氣溫優(yōu)化前后一年平均值溫度變化及對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能的影響

表2 某600 MW火電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)組主、再熱蒸汽溫度變化對(duì)機(jī)組平均經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)的影響

由表1、表2可以看出，通過(guò)熱工優(yōu)化控制系統(tǒng)優(yōu)化600 MW機(jī)組主、再熱蒸汽溫度后，機(jī)組能耗降低了0.14%，發(fā)電機(jī)組效率提高了0.141%，發(fā)電耗煤量降低了0.418 kJ/（kw·h）-1，節(jié)能效果明顯。

4 結(jié) 論

通過(guò)熱工優(yōu)化控制系統(tǒng)，可以提高燃煤效率和發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，降低發(fā)電機(jī)耗煤量。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，極大地促進(jìn)了電力系統(tǒng)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。將現(xiàn)代化技術(shù)手段應(yīng)用于火電廠(chǎng)運(yùn)行和管理過(guò)程，極大地提高了電廠(chǎng)發(fā)電效率和發(fā)電質(zhì)量，從而更好地實(shí)現(xiàn)了火電廠(chǎng)節(jié)能減排的目標(biāo)[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁景源.火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化策略[J].中國(guó)科技投資，2017，（19）：131-132.

[2] 張秋生.熱工優(yōu)化控制在火電廠(chǎng)節(jié)能中的應(yīng)用效果研究[J].中國(guó)電力，2016，（6）：6-9.

[3] 黃前飛.熱工優(yōu)化控制在火電廠(chǎng)節(jié)能中的應(yīng)用效果分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017，（5）：79-81.

[4] 牟曉東，王曉輝.熱工優(yōu)化控制在火電廠(chǎng)節(jié)能中的應(yīng)用效果分析[J].絲路視野，2017，（34）：125-126.

[5] 李德波，曾庭華，廖永進(jìn)，等.燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)近零排放下熱工控制研究與工程實(shí)踐[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2017，（7）：569-576.