熱工自動控制系統在火電機組節能降耗中的應用

楊虹

【摘 要】熱工自動控制系統是火電廠一個非常重要的角色，尤其是在節能降耗方面發揮著積極的作用。文章結合目前我國火電廠熱工自動控制系統在節能降耗中應用的實際情況， 對自動控制系統對煤耗的影響進行了分析。

【關鍵詞】 熱工控制 ?供電煤耗 ?自動控制系統 ?節能降耗

現在，能源危機制約著我國經濟的快速發展，因此充分開展節能降耗工作，減少環境污染，對火電廠提高經濟效益，促進企業在未來的市場競爭中站穩腳跟具有重要的意義。供電煤耗能夠反映火電廠節能降耗成效， 它一般受多種因素影響，例如鍋爐、汽輪機及其附屬設備和系統的各類能耗指標等，熱工自動控制有助于火電廠節能降耗，為電廠創造巨大效益。

1 影響機組的煤耗因素分析

供電煤耗受機組負荷率、主汽壓力、主汽溫度等多種因素影響，其中煤的變化和發電機負荷率的高低對供電煤耗的影響是最重要的。如果對這些參數進行精確測量并加以控制，可以有效降低機組煤耗。目前我國高度重視火力發電廠自動控制系統，但對于如何使熱工自動控制系統在節能降耗方面發揮重要作用仍需進一步深入研究。火電機組的能耗指標體系主要包含三種能耗指標：鍋爐、汽輪機組以及系統內其他各類的能耗指標，下面對其進行詳細分析。

1.1 鍋爐能耗指標分析

鍋爐的效率視作其能耗指標，主要反映鍋爐的實際能耗，是評價鍋爐運行經濟性的重要指標。影響鍋爐效率的關鍵因素有： 排煙熱損失、化學不完全燃燒熱損失、機械不完全燃燒熱損失、散熱損失等。影響鍋爐效率的主要指標參數有排氣溫度，飛灰含碳質量分數，煙氣含氧量等。其中，排煙溫度和排煙氧含量是影響排煙熱損失的重要參數，燃料性質、氧質量分數、一次風速、二次風速是影響化學不完全燃燒的主要參數，飛灰可燃物是影響機械不完全熱損失的重要參數。

1.2 汽輪機組能耗指標分析

汽輪發電機組的能耗指標主要指汽輪機效率（熱耗率）。影響汽輪機效率的主要是熱端效率、冷端效率、通流效率、回熱效率等。主要影響指標有主汽參數、再熱汽參數、缸效率、回熱加熱系統參數等。其中，高、中、低壓缸效率主要影響汽輪機本體效率，各加熱器參數直接影響循環效率，汽機冷端狀態會對運行效率產生較大影響，而鍋爐主（再）熱蒸汽、過（再）熱蒸汽減溫水流量的控制對機組經濟運行會產生重要影響。

1.3 廠用電指標分析

機組廠用電指標主要是指廠用電率，影響廠用電率的主要輔機指標有吸風機、送風機、一次風機、磨煤機、脫硫增壓風機、脫硫循環泵、二次風機、流化風機、冷渣風機、循環水泵、（空冷機組）冷卻風機、給水泵、凝結水泵、凝結水升壓泵等的耗電率。

2 自動控制對機組煤耗的影響分析

2.1 自動控制對鍋爐運行的煤耗影響分析

（1）送風量的控制對降耗的作用。供給的空氣量太大或太小，將導致煤耗增加，所以自動控制系統要優化負荷與氧量對應的設定值弧線。在機組實際運行過程中，應參考負荷、煤量、氧質量分數來調節送風量的大小，定期檢查以確定、優化負荷和氧的質量分數曲線，根據優化后的曲線對氧質量分數進行控制，保證送風量在最佳值附近。

（2）對冷一次風量進行自動控制。大多數中國的火電機組在運行時，制粉系統需要輸入冷空氣以保證磨煤機出口維持一定的溫度，但后果是通過空氣預熱器的風量小于設計值，排氣溫度升高。因此要依據自動控制系統制定出的與給煤量匹配合理的總風量曲線控制冷風量。

（3）對磨煤機出口溫度進行自動控制。由于安全操作的需要，磨煤機出口廢氣溫度通常是有限值范圍的，如儲煤型不超過70℃，煙煤時直吹式不超過80℃等。在鍋爐設計時，熱風溫度主要依據鍋爐的燃燒需求設計，因此溫度通常較高，為了控制磨煤機出口溫度，必然要摻入冷風，引起排氣溫度升高，并且磨煤機出口溫度越低需要摻入的冷風越多。所以我們需要在合理的范圍內使用磨煤機出口溫度自動控制系統。

（4）對一次風率進行自動控制。磨煤機入口冷熱風門控制存在耦合關系，且磨煤機溫度控制對象存在大滯后性，在控制過程中，磨煤機實際運行的風煤配比曲線與設計存在差異，影響了燃燒效率，同時也增加了污染物的排放。

通過以上自動的投入，參數的合理設置，可以極大地減少鍋爐的排煙熱損失、化學不完全燃燒熱損失等，有助減低鍋爐能耗。

2.2 自動控制對汽輪機運行的煤耗影響分析

（1）主汽壓力自動對機組煤耗影響分析。在實際工作中，負荷低，質量差，會使主蒸汽壓力波動較大，不利于自動滑壓運行的投入，也對機組負荷能力有影響。機組采用滑壓運行時，雖然在一定程度上有利于節約能源，但主蒸汽壓力滑動壓力設定值小于理論值，因此，為了提高機組的經濟效益，應對滑壓運行方式下的協調控制策略和參數的進行精細的控制，從而有效降低供電煤耗。

（2）汽溫自動對機組煤耗影響分析。機組運行的經濟性和安全性直接受主蒸汽溫度的影響，而主汽溫度又受負荷和煤質的影響。負荷低、煤質差會造成主汽溫度在較大范圍波動，這將會嚴重影響單元機組的經濟性、安全性。在實際工作中，汽溫自動控制策略應根據機組鍋爐的燃燒特性進行設計，通過自動控制策略對控制參數的優化來提高汽溫自動調節的品質。以600MW超臨界機組為例，在一定范圍內的主蒸汽溫度平均每提高4℃蒸汽溫度穩定后，煤的消耗可降低0.4g/（kW.h） 左右。

3 提高與節能指標計算相關的熱控主要參數準確性的意義

數據的準確性和可對比性是實現良好熱工自動控制的基礎， 電廠的熱工專業人員在節能降耗的基礎上，對排煙溫度、含氧量分數、主汽參數等熱控主要參數進行準確的測量， 這有助于熱工自動控制系統節能降耗。

4 結語

隨著新技術的發展和應用，技術人員必須轉變傳統的思維，從節能減排的角度為火電廠熱控專業重新定位，使熱工自動控制在電廠的節能降耗方面發揮更重要的作用。

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