火電機組節(jié)能降耗中熱工自動控制系統(tǒng)的應用分析

北京京能電力股份有限公司 劉 冰

在當前社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，當前階段全球的工業(yè)由于能源方面問題嚴重性的凸顯而受到了相應的制約，節(jié)能降耗工作因此受到了社會各界的廣泛關(guān)注，對其的開展和落實迫在眉睫。國家可持續(xù)發(fā)展理念的充分貫徹和落實，得到了眾多電廠工業(yè)部門的積極響應，在節(jié)能降耗方面的項目給予的重視程度越來越高，除能實現(xiàn)資源的有效節(jié)約、減少火力發(fā)電對生態(tài)環(huán)境所造成的污染，還能更好地控制成本，帶來更為可觀的經(jīng)濟效益。

在電廠節(jié)能降耗工作開展的過程中，鍋爐、汽輪機以及相關(guān)的附屬設備等是其工作當中的重點內(nèi)容[1]。同時，火電機組的熱工自動控制系統(tǒng)當中的相關(guān)因素會對其降耗方面產(chǎn)生較為嚴重的影響，比如數(shù)字電液控制系統(tǒng)及氣溫控制系統(tǒng)等。對自動控制的相關(guān)參數(shù)進行相應的優(yōu)化，便能更好地實現(xiàn)火電機組節(jié)能降耗工作的有效落實，從而帶來更為可觀的經(jīng)濟效益。所以加強對節(jié)能降耗工作的開展在實際生產(chǎn)方面所表現(xiàn)出的意義是積極的。不斷地優(yōu)化和完善控制參數(shù)的設置，才能夠最大程度實現(xiàn)節(jié)能降耗效果的提升，提高所獲取的經(jīng)濟效益。

1 火電機組的應用對環(huán)境造成的影響

火力發(fā)電為眾多供電模式當中的一種，通過對煤炭以及石油等一些相應化石燃料的燃燒便能夠有效地實現(xiàn)化學能先向熱能的轉(zhuǎn)化，在這個過程中所產(chǎn)生的蒸汽能夠為機器的運轉(zhuǎn)提供相應的動力。同時在這一過程中也存在熱能向機械能的轉(zhuǎn)化，以此來滿足機械以及一些重工業(yè)的生產(chǎn)對動力方面的需求。重工業(yè)在我國社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中所發(fā)揮的作用不容小覷，工業(yè)資料的產(chǎn)生主要是通過火電機組來帶動，而且廣大人民群眾日常的生活工作當中也需要消耗大量的電能，這便給火電機組給環(huán)境增添了一定程度的壓力，所以說，雖然火電機組為人們的生活帶來了很大的方便，但是其對生態(tài)環(huán)境所造成的傷害也是需要給予足夠的重視的。

如粉塵污染?？諝猱斨写嬖谝徊糠诸w粒非常渺小的粉塵，在呼吸的過程中這些粉塵非常容易進入到人體的呼吸道當中，情況如果較為嚴重很可能會造成呼吸道疾病。而且二氧化氮和二氧化硫也是對人體造成嚴重危害的有毒氣體，如果實際當中煤炭的燃燒不夠全面和充分、還會導致溫室氣體的產(chǎn)生，例如二氧化碳，其為加劇全球氣候變暖的重要原因之一[2]。

廢水污染也是火電機組對環(huán)境造成污染的一項重要內(nèi)容，由于存在相應的供電企業(yè)的排污系統(tǒng)方面存在相應的缺陷，使得大量的工業(yè)廢水在沒有經(jīng)過妥善處理之后就給予隨意的排放，導致許多的土壤和水流遭到非常嚴重的污染，甚至是造成毀滅性的影響。所以說，需要將火電機組工作的原理作為基礎(chǔ)來開展對其更為深入地探索和分析，從而采取合理有效的措施從根本上減少對能源的消耗，以此來緩解火電機組對環(huán)境造成的壓力。

2 對機組耗能造成影響的因素分析

2.1 鍋爐的能耗指標

實際當中火電機組的能耗指標具有較強的綜合性，除了能夠有效地反應出機組的具體運作水平之外，還可以表現(xiàn)出電廠綜合管理水平的高低。對于機組的能耗水平來說，其除了和基本設備和相關(guān)附屬設備的運行狀態(tài)之間存在密切的聯(lián)系之外，同時也深受工廠實際管理水平和所采用管理方法的影響。鍋爐能耗具體來說就是鍋爐的效率。比如鍋爐在固定時間所熔融化石燃料的數(shù)量，熔融過程的速度以及其熔融過程中所應用材料的種類[3]。

和其它國家相比，我國對鍋爐的生產(chǎn)以及應用要更加廣泛，在所有生產(chǎn)和應用的鍋爐當中有八成為燃煤鍋爐，對原煤的消耗量是非常大的，大約占據(jù)全國原煤產(chǎn)量的三分之一；就當前的總體情況來看，還是存在一大部分的工業(yè)鍋爐對能源的消耗量非常大，造成較為嚴重的資源浪費并且對環(huán)境造成的污染較為嚴重；當前我國每年燃煤鍋爐所排放出二氧化碳的量占據(jù)世界總?cè)济哄仩t二氧化碳排放量的21%左右。因此怎樣能夠總體上實現(xiàn)對鍋爐效率的有效提高，減少鍋爐運行對能源的消耗是當下相關(guān)企業(yè)密切關(guān)注的一個話題。

要想實現(xiàn)鍋爐效率的有效提高，最重要的一點是能夠使燃料的燃燒更加充分和完整，在其燃燒的過程中為其提供足夠的氧氣，維持火力的高溫，保證其不會低于燃料的著火點。如果鍋爐效率獲得了提高，那么不但能夠降低其對能源的消耗，還能夠有效地減少其對化石能源所造成的浪費，實現(xiàn)對資源的充分利用。

2.2 汽輪機組能耗指標分析

和鍋爐能耗為鍋爐效率同樣，汽輪機組的能耗指標主要指的是汽輪機的效率。在這當中具體包括的內(nèi)容有：熱端效率、冷端效率以及回熱效率[4]。而且汽輪機的效率與相關(guān)參數(shù)之間存在非常密切的聯(lián)系，在眾多參數(shù)當中，對汽輪機效率造成影響最大的參數(shù)為主汽壓力參數(shù)、真空度參數(shù)以及再熱汽參數(shù)。汽輪機自身所含有的噴嘴式與外缸很容易發(fā)生變形，這便是導致汽輪機組對能源消耗量較大的重要原因，除了會影響燃料的充分燃燒之外，還很有可能在燃燒的過程中散發(fā)大量的污染物。

要想能夠從總體上提高汽輪機組工作的效率，首先需要做的就是對實際當中的給水溫度給予嚴格地控制，使凝結(jié)器能夠保持最好的真空狀態(tài)，需要定期做好機組管道的清理工作，以此才能夠使蒸汽的輸送更加流暢，實現(xiàn)熱能向機械能的高效轉(zhuǎn)化。另外，對影響汽輪機組效率的相關(guān)參數(shù)進行調(diào)節(jié)的過程中，需要做好充分的考慮，比如各個因子之間所存在的關(guān)系，以此才能夠最大程度降低顧此失彼現(xiàn)象發(fā)生的概率，是實際實踐開展的過程中，盡量開展多循環(huán)參數(shù)的分析工作，這便有利于促進工作系統(tǒng)的可實踐性。

對于現(xiàn)代化社會來說，技術(shù)改造的可行性是較為突出的，所以需要在汽輪機組的技術(shù)改造方面進行相應的考慮，將實踐過程中存在的問題作為依據(jù)，特別為原理上的問題，來更好地開展全方位的技術(shù)改造。對于汽輪機的改造工作需要從凝汽器的角度開展，做好冷端系統(tǒng)經(jīng)濟性以及安全性方面的充分考慮。

3 熱工自動控制系統(tǒng)對于電機組的節(jié)能降耗應用的分析

對于熱工的控制系統(tǒng)來說，通過對其控制進行相應的優(yōu)化，并且保證機組參數(shù)調(diào)節(jié)的合理性便能夠很大程度提高節(jié)能降耗工作開展的效率，從整體上提高機組的效率。從機組煤耗的角度來說，熱工自動控制工作對其所造成的影響較大，比如數(shù)字電液控制系統(tǒng)以及汽溫控制系統(tǒng)等，所以實現(xiàn)對相關(guān)系統(tǒng)的有效調(diào)節(jié)，便能夠達到節(jié)能降耗的目的。

3.1 數(shù)字電液控制系統(tǒng)的控制方式對機組煤耗造成的影響

當下我國在電機組的汽輪調(diào)節(jié)控制方面主要應用的是數(shù)字電液控制系統(tǒng)，此種系統(tǒng)的設置主要應用以下的調(diào)節(jié)控制方式：單閥、順序閥，如果實際當中機組應用單閥系統(tǒng)進行，那么便很容易實現(xiàn)單閥的調(diào)節(jié)，但是在實際開展單閥調(diào)節(jié)的過程中會浪費許多的級節(jié)流；如果應用順序閥的方式，那么便能夠有效改善單閥控制方式對級節(jié)流浪費方面的問題，但是對其的調(diào)節(jié)具有相應的復雜性，但是此種控制方式能夠有效地實現(xiàn)節(jié)能降耗。依據(jù)相關(guān)的實踐統(tǒng)計能夠了解到，采用控制閥控制方式和采用單閥控制方式比較，對煤的節(jié)約量大于在4～8g/kWh，所以在機組運行當中應用順序閥控制方式較為適用。

3.2 主汽壓力自動控制系統(tǒng)對機組煤耗造成的影響分析

通常來說，導致機組主汽壓力發(fā)生波動的一項重要原因是機組的負荷比較低或是所應用的煤種質(zhì)量低下，如果主汽壓力發(fā)生相應的波動，那么便會一定程度降低機組的負荷，所以需要對機組原本所采用的投入方式進行相應的改變。一般來說，機組通過對自動滑壓投入方式的應用，能夠為機組的正常進氣提供有效的保障，進而降低所造成的閥門節(jié)流損失，實現(xiàn)節(jié)能效果，從而更進一步提高經(jīng)濟性。

要想實現(xiàn)主汽壓力自動控制系統(tǒng)的合理有效控制，就需要在導致主汽壓力發(fā)生波動的主要原因方面開展更為深入地分析和探索，制定多種控制方案，然后對其的相關(guān)參數(shù)進行有效地調(diào)整，應用更具合理性的閥門開度以及方式，再做好滑壓整個過程的控制工作，這樣才能夠更好地得到最佳降耗的目的，使機組運行的經(jīng)濟性獲得更進一步地提升。

3.3 汽溫控制系統(tǒng)對機組煤耗造成的影響分析

如果汽溫過高的話，會對機組的正常運行造成較為嚴重的威脅，如果溫度超出了一定的范圍會很容易使得過熱器發(fā)生爆管的情況，最終使得機組系統(tǒng)的整體發(fā)生癱瘓；反之，如果汽溫過低，那么便會很大程度增加汽機內(nèi)部的蒸汽濕度，不但會一定程度上加劇機組內(nèi)部相關(guān)設施腐蝕的速度，還容易使得蒸汽管道內(nèi)部的水壓過高使得所發(fā)生的振動更加劇烈[5]。所以，實現(xiàn)對汽溫控制的有效調(diào)節(jié)，才能夠更好地達到機組節(jié)能降耗的目的。

對于機組汽溫的控制來說，主要包括以下兩個方面：第一個為初始汽溫的控制，在對初始汽溫進行控制的過程中，需要嚴格按照相關(guān)的規(guī)定操作來完成初始參數(shù)的設定；第二個為再熱汽溫的調(diào)節(jié)，需要應用燃燒器機組整體開展調(diào)節(jié)來完成此方面的調(diào)節(jié)工作，再熱汽溫在供電煤耗方面所造成的影響是較為嚴重的。

4 熱工自控系統(tǒng)實施的意義

自動化為熱工自動控制系統(tǒng)最突出的一個特點，需要結(jié)合實際當中火電機組的具體運行情況，來自動化地使每一項相關(guān)設備的參數(shù)調(diào)整到最佳的水平，從而實現(xiàn)高效率、低能耗的最終目的；其次，熱工自動控制系統(tǒng)當中帶有相應的自主報警系統(tǒng)，如果在火電機組運行的過程當中發(fā)生任何的異常，比如電壓升高或者是電路發(fā)生短路等一些比較危險的情況，那么自主報警系統(tǒng)便能夠按照預先所設定完成的程序來自動完成問題的處理工作，以此來更好地維護終端設備的平穩(wěn)運行，從整體上提高工作效率。如果實際當中所存在的問題對人的生命安全造成較為嚴重的威脅，那么自主報警系統(tǒng)便會直接跳閘，實現(xiàn)對人身的保護。

第三，如果存在設備運行的時間過久，此系統(tǒng)還能夠按照預先所設定完成的程序來自動地進行設備的檢修以及報告?？偟膩碚f自動化技術(shù)能夠在促進機組的安全經(jīng)濟運行水平方面發(fā)揮非常重要的作用，如果相應的大型火電機缺少足夠高度的自動化，那么其安全經(jīng)濟運行方面便很難得到有效的保障。

5 結(jié)語

總的來說，當前階段的電廠在節(jié)能降耗工作方面給予的重視程度越來越高，并且節(jié)能降耗工作在逐步地落實。主要的原因是因為節(jié)能降耗工作的開展除了能夠?qū)崿F(xiàn)資源的節(jié)約、減少火力發(fā)電對環(huán)境造成的污染，還能夠很大程度上降低生產(chǎn)所需投入的成本，以此來為火電廠帶來更為可觀的經(jīng)濟效益。對于機組節(jié)能降耗的工作開展來說，其中最重要的便是能夠?qū)τ绊懩芎牧康南嚓P(guān)因素有一個充分地了解和把握，對相關(guān)因素采取針對性地措施給予解決，以此來將熱工系統(tǒng)的作用充分地發(fā)揮出來。除此之外，在實際火電廠運行的過程中除了需要重點做好電能生產(chǎn)質(zhì)量方面的充分考慮之外，節(jié)能問題也是需要重點探討的問題，這樣才能夠使火電廠獲得更進一步地發(fā)展。