热工优化控制在火电厂节能中的应用效果研究

热工优化控制在火电厂节能中的应用效果研究

李海峰 贾凤娜

内蒙古通辽市发电总厂有限责任公司 内蒙古通辽市 028000

摘要：通过热工优化控制系统，可以提高燃煤效率和发电机组的发电效率，降低发电机耗煤量。随着科学技术的进步，计算机技术、控制技术、信息技术等先进技术和设备广泛应用于电力系统，极大地促进了电力系统向自动化、智能化方向发展。将现代化技术手段应用于火电厂运行和管理过程，极大地提高了电厂发电效率和发电质量，从而更好地实现了火电厂节能减排的目标。

关键词：热工优化控制；火电厂；节能减排

在我国社会快速发展的同时，社会用电负荷也在急剧增长，给发电企业带来加大的电能生产和供应压力。目前我国主要的发电形式为火力发电，但是在火力发电尤其是燃煤火力发电过程中，不仅会消耗大量的煤炭等不可再生资源，而且容易导致严重的环境污染和生态环境破坏等问题。

一、传统火电厂问题分析

1.1建筑能耗大

主厂房维护结构的保温隔热性能以及门窗、洞口的气密性较差，采暖设备设置不合理导致能源利用率低，与国家不断提高的建筑节能标准之间的差距较大。南北方地区主厂房围护结构设计有一定的差异:南方地区不需要做保温，电厂主厂房一般采用单层的彩色压型钢板;而北方地区由于保温隔热的需要，通常采用双层且中间具有保温层的压型金属板;锅炉房相应采用的是敞开式或封闭式的维护结构，但从节能的角度考虑，应将锅炉放置厂房内，便于对锅炉设备的余热进行回收利用。

主厂房外窗的功能主要是满足室内采光和自然通风，此外，也会影响建筑立面效果和造型。在一些电厂设计中为使建筑立面美观，而设置大面积的玻璃窗，甚至窗墙比达到30%}SO%。但却忽略了窗户是维护结构中热损失最大的部位，门窗不严或气密性差，导致的冷风渗透带来的热量损失是相当大的。汽机房以及锅炉房生产过程中产生的热量，没有达到合理收集和利用，任其自由排放既提高了室内温度影响室内热舒适性，也影响机器的工作效率。

1.2运营管理不规范

电厂除运行生产过程中的能源消耗外，其厂区内部非工艺环节的生活、运营维护方面用水、用电往往得不到有效的管理，职工节能、环保意识薄弱，管理不完善，导致大量的电能、水资源和材料的浪费。例如，电厂里很多无人值守的设备用房，照明灯具仍二十四小时运行，严重浪费了电能;厂区景观设计选取不适宜地域性植物品种，如北方一些厂区选用耗水量较大的南方植物种植，导致厂区景观维护所需水量大大增加，还有厂区地面盐碱性严重，却种植普通植物，抗性差，存活率低，需经常更换，浪费资源。

二、火电厂节能以及热工优化控制的关系

发电厂经济效益的一个重要指标是煤耗,因此如何降低煤耗是发电厂节能的重点工作。降低机组的发电煤耗从反平衡角度分析,取决于降低汽轮机热耗和提高锅炉效率,同时加强管道的保温,提高管道传热效率。

降低汽轮机热耗的方法有:

(l)通过对汽轮机通流部分及相关热力系统的改造,提高热循环效率、降低热耗;

(2)运行中应及时地利用热工优化控制对主辅机进行调整,以保证机组在相应工况下参数、真空等指标处于经济运行状态;

(3)提高设备健康水平,确保系统无负压泄漏,无额外热源漏人凝汽器,无回热系统故障等影响经济运行的缺陷。提高锅炉效率应根据需要进行受热面、燃烧器等主辅设备的技术改造。运行中要及时自动调整燃烧和辅机运行,减少锅炉各项损失,特别是排烟损失和机械不完全燃烧损失。另外,要加强对来煤煤质的预报,杜绝严重偏离设计煤种的燃煤入厂、入炉。

在火力发电厂中应用先进的自动化控制技术，可以为整个系统控制操作带来便捷，优化工程系统操作，模拟真实的信息状况，然后针对性的对系统进行操作控制管理。通过成功组建并利用机电信息发电控制系统，可以使工作人员按照程序设定，进行智能化、信息化的电子机械系统操作控制；这项系统将充分展示我国的创造力，带动发电机工程行业的飞速发展。现在的大型机电控制系统与发电厂自动化控制系统设计能够实现很多种各式各样的功能，其本身融合了众多系统知识元素。但除了这些，还应该引起关注的是还要解决其他方面的一些问题，火力发电厂自动化控制设计应用展现出来的功能是很强大，但是在一些其他时刻，它的作用能不能凸显出来也尤为重要，我们还需要对这一设计不断优化，不断完善。在发电厂自动化控制领域也逐渐采用自动化、一体化的设计理念，并在具体应用中取得了较好效果。

三、热工控制系统在火电厂节能降耗工作中的作用

3.1在降低锅炉能耗中的作用

在火电厂锅炉系统运行中，影响其整体运行效率的主要因素就是排烟热损失问题。而排烟热损失的主要指标就是排烟温度和排烟氧量。导致锅炉系统运行中排烟热损失中较高的排烟温度以及排烟氧量的的主要原因就是锅炉的不完全燃烧，而且还会导致煤炭能耗的增加。此外，主蒸汽和再热蒸汽的温度和压力也会对汽轮机的热力学效率造成影响，而且汽轮机的调门运行方式也会对回热系统的效率和节流损失造成影响。

3.2在火电厂机组节能减排中的作用

热工控制系统对机组节能减排的作用主要表现在以下几个方面：一是可以实现送风控制。这主要表现在通过热工控制系统可以实现对送风量的控制，将此数值保持在一个最佳的数值上，来确保锅炉排烟热损失和机械不完全燃烧损失之和的最小化。这主要是由于火电厂机组运行中的送风量会对风煤比造成直接影响而改变锅炉内的空气。因此通过上述方式来对机组负荷和锅炉中的氧量进行优化，可以实现锅炉燃烧效率的提升。二是对磨煤机的温度进行控制。通常在锅炉运行中需要对磨煤机的出口温度进行控制来确保其正常运行。而主要的控制方式就是在此位置进行一定比例的冷风的添加来对流经空顶器的风量进行减少。而通过热工控制系统则可以实现对此位置温度的自动控制，实现磨煤机出口温度的适当提升来实现锅炉燃烧效率的提升。此外，由于磨煤机运行中如果所采用的风粉配比曲线和设计值之间出现了偏差问题就会改变磨煤机的出口温度。这就会导致在较低的送风量下会通过热工控制系统来提高排烟温度，并且根据机组运行实际负荷来进行磨煤机一次风量的设计，在设计之后就可以通过对参数的合理设置来对锅炉的排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失进行减少，实现对锅炉能耗的降低。三是对主蒸汽压力的控制。在火电厂机组运行中燃烧具有不同燃烧效率的煤种也会影响锅炉的燃烧效率。这就可以通过热工控制系统来对机组的运行参数进行调整来对滑压参数运行区域内的阀门开度进行确定，在此基础上实现对主汽压力和高压调节阀门的优化，实现机组的经济运行。四是对主汽温度进行控制。由于在机组运行中出现较高的主汽温度时会导致机组负荷的增加而对发电设备的使用寿命造成影响，甚至还会导致爆管事故的发生。而通过热工控制系统则可以实现对主汽温度的优化来将其控制在稳定的范围之内，实现机组运行效率的提升。

结语：

随着互联网新时代的快速发展，科学技术，大数据的应用，使得节能技术和自动化控制技术在火力发电厂中的应用变得更加通俗广泛。实现火力发电厂的节能和自动化控制，需要从电厂系统设计和稳定控制一齐入手；同时运用国内外机电自动控制一体化的新型技术设计理念，并且通过不断优化发电厂自动化控制技术更好的效用，使得整个发电厂工作系统产品设定与控制稳定运行。只有这样我国的火电厂节能和热工优化控制发展建设事业才能持续的健康发展与进步。

参考文献：

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[2]纪代智.火力发电厂自动化控制技术的应用与优化研究[J].科技创新导报,2018,15(28):82-84.

[3]吴卫.热工优化控制在火电厂节能中的应用[J].黑龙江科学,2020,11(02):106-107.