火電廠全程給水控制優化研究

【摘要】給水泵是火力發電廠中重要的設備之一，給水泵構成的整個給水系統是保證火電廠機組安全和穩定生產運行的基礎，因此應當提高重視。由于給水系統的復雜性，現代火電廠中的給水控制很難滿足對給水的控制，也很難滿足復雜工況的需求。目前許多火力發電站積極尋找全程給水控制的優化方案，以滿足給水的穩定和對給水系統的控制。根據工作經驗和分析研究，我在文中對給水特征進行了分析并提出了相應的控制方案，還提出了幾點改進給水控制系統經濟性的改進措施，結合給水控制與協調控制的特點，利用了三沖量給水控制的優勢，又進一步對發生故障時給水調節裝置進行了設計，從而保證給水控制的可操作性和穩定性，保證了給水系統在正常情況下和故障情況下都能夠安全可控，提高了給水控制系統的使用價值。

【關鍵詞】火電廠 ；全程給水控制； 設計優化

引言

隨著我國科學技術的發展和經濟水平的提高，我國火電廠作為基礎性產業也得到了一定的發展，與此同時在發展過程中也暴露出一定的問題。火力發電廠在我國電力行業中占有極其重要的位置，也是我國能源工業中的重中之重，大型的活力發電機組能夠提高發電效率和穩定性，提高經濟效益，實現供電自動化。給水系統是火力發電廠中非常重要的控制系統之一，也是衡量鍋爐安全運行的重要指標，同時還能夠對鍋爐汽水系統物質是否平衡進行衡量，因此對給水系統的控制一直以來受到廣泛重視。想要提高火電廠全程給水系統的優化就必須先了解給水系統的工作任務，了解其對給水的控制原理，通過對水位的控制了解其控制特點，從而為給水優化研究提供實踐基礎。水資源是我國的寶貴資源之一，因此在工業發展過程中需要注意實現經濟效益與社會效益的統一，本文中我將對給水系統重要性進行分析，并從水質和給水機組系統兩方面為火電廠全程給水控制優化研究提供一些建議，希望能夠為火電廠的節能減排工作提供一定的參考。

1、給水系統的重要性

水是人類賴以生存和發展的寶貴資源，與我們的社會生活和經濟發展息息相關。在我國城市工業發展過程中，用水量達到城市用水的70%以上并持續增長，工業廢水排放量極大，對水的重復利用率很低，因此成為我國工業發展中亟待解決的問題。工業廢水中含有大量的有毒有害物質，不僅僅造成水資源的浪費污染，嚴重的還會影響居民的生活與健康。在火電站中的水資源使用占到工業用水的20%，耗水量非常巨大，為了節約水資源，我國已經對水循環技術和節水技術做了許多研究，但是提高水的濃縮率對節能減排的效果并不顯著。我國現階段采用灰渣系統節水技術對循環水進行優化，保證了水質的提高，實現了廢水零排放，將循環水回收再轉至脫硫系統利用，實現了節能減排，為我國水資源的節約和火電廠的經濟效益的提高做出了貢獻。

2、循環水對脫硫過程的影響

循環水最為系統用水直接影響著脫硫系統，主機采用濕冷系統的循環冷卻水，將濃縮倍率作為控制循環水補水量的控制指標，用以實現對水資源的節約。水中的雜質濃縮度越來越高時其中溶解度較低的鹽類物質會過飽和濃縮，在水循環過程中發生析出現象。水中的微生物繁殖以及沉淀會導致水循環系統設備中出現泥垢嚴重甚至出現腐蝕現象，長此以往會影響火電廠的運行安全。影響水質的主要原因是硫酸鹽濃度過高，過高濃度硫酸鹽在循環水中會降低煙氣脫硫的效率，還會提高煙氣脫硫中所需要的鈣硫比例，不利于經濟效益的提高。目前還沒有制定出統一的煙氣脫硫工藝用水標準，但是從實踐經驗來看可以利用中水或者再生水作為煙氣脫硫工藝用水，實現用水優化，提高經濟效益，為節能減排做貢獻。

3、水水循環控制系統故障原因

3.1 水泵再循環閥門跳躍

一旦再循環閥門打開的瞬間又關閉就會出現水泵再循環閥門跳躍，閥門打開的一瞬間水泵中流量會突然增多，大于定值，調節器將再循環閥門關閉后水量小于定值，之后再循環閥門再一次打開，重復多次會造成再循環閥門的損壞，從而使控制系統出現故障。

3.2 再循環閥門超馳打開

當給水泵的再循環閥門超馳打開到百分之百的程度時會造成給水系統的巨大擾動。在原有控制系統的設定中當給水流量較低時會使PID調節器的超馳控制將再循環的閥門打開到百分之百的程度，一旦機組負荷過低，給水量已經達到低值，這種情況下一旦將再循環的閥門打開到百分之百，大量的給水會通過閥門到達除氧器中，使給水量降低不能滿足鍋爐對用水量的需求。

3.3 PID控制與給水泵再循環閥門超馳打開配合度差

在系統運行過程中給水量降低時，PID控制器會打開再循環閥門，保持水泵流量大于設定的最小流量范圍，保證給水系統的穩定運行。但是一旦PID與給水泵再循環閥門超馳配合度差，再循環閥門打開快于PID調節器時，給水系統形成大的擾動，給水泵流量低于設定值導致再循環閥門打開百分之百的程度，使PID調節器失去了原有的作用。

3.4 閥門損壞

控制系統中給水泵再循環閥門處于高差壓狀態，一旦閥門的開度小時很容易使閥門受到損害，因此通常情況下再循環閥門不能夠工作在開度為百分之十五的程度，不同的閥門有不同的規定，在操作過程中要根據所選用的閥門而進行不同的控制操作，在控制策略中應當考慮到調節器輸出小信號切除功能。

3.5 給水泵的轉速和最小流水量之間的函數關系沒有進行科學設定，導致給水泵狀態無法合理準確的反映出來，造成誤差。

4、水循環系統優化運行

水循環系統的運行直接影響到火力發電廠的經濟效益，水循環系統與機組中汽輪機、循環水泵和凝汽器的協調運行完成了整個給水系統。給水系統最佳運行方式是在凝汽器的真空水平達到最優狀態時，使機組出力增量與循環水泵耗功增量的差達到最大值，因此研究凝汽器、循環水泵與汽輪機三者的配合運行時實現給水系統優化的最佳途徑。

4.1 凝汽器研究

當蒸汽流量和冷卻水的流量發生變化時，凝汽器的壓力隨之產生變化。因此工作人員需要對凝汽器設備進行實時監控，利用凝汽器變工況特性曲線來班長汽輪機的安全運行。凝汽器在不同排氣負荷下，由于不同的冷卻水攜帶交換熱量時呈現出不同的狀態，即冷卻水量較少，冷卻水水溫上升，蒸汽負荷增加；冷卻水量較多，蒸汽負荷較小，但流動阻力上升。要綜合考慮多種因素進行凝汽器變工況特征曲線的繪制，并利用數學方程式進行計算，存入凝汽器性能數據庫中，為今后的測算提供依據和指導。

4.2 循環水系統研究

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循環水系統由水泵和循環水的一系列管道組成，通過對循環水的流量和溫度以及消耗用電之間的關系進行表示。現代火力發電廠的水循環系統通常分為兩種運行模式：單臺泵運行和多臺泵運行。想要實現循環水系統的優化需要對揚程和流量、電功率和流量以及效率和流量之間的關系進行實驗，通過實驗獲得最優的運行數據，從而找到最優運行方法。還可以建立科學的“運行指導數據庫”，為給水系統中流量的控制和給水泵功率的控制提供技術信息。

4.3 汽輪機研究

當汽輪機是整個機組中的重要設備之一，當汽輪機的被壓發生變化，其功率也會出現變化，在優化水量和經濟效益計算式都要利用這種變化關系進行調節。當亞臨界條件出現時，汽輪機末級的蒸汽焓降，其中氣流過度膨脹，還會造成渦旋等情況發生，一旦動葉出現了超臨界情況，會引起汽輪機內效率發生改變。因此在進行汽輪機優化時可以采用“真空變化通用曲線”，按照比例得到功率變化，從而取得最佳運行數據。

5、結論

隨著社會經濟的發展和節能減排工作的推進，我國的用水價格不斷升高，火力發電廠作為我國工業用水的大戶，其用水投入不斷增加，導致企業的經濟效益受到影響。因此進行火電廠全程給水控制優化研究是非常有現實意義的，不僅僅能夠降低企業的用水成本，還能夠積極響應我國對資源節約的號召。火力發電廠將循環水和排污水進行深度處理后作為水源和將脫硫系統工藝用水作為水源是解決水資源緊缺問題的有效方法，不僅能夠保證用水量，還能夠實現水資源的再次利用，提高資源利用率。在整個給水系統中，想要優化運行還需要對各個機組設備進行特點分析，根據其運行特點建立科學合理的數據庫模型和數學方程模型，實現各機組運行的最優化，并進一步實現機組設備之間的最優組合，提高對給水系統的控制力，保證火力發電過程中的安全穩定性，從而提高企業的生產效率，進一步提高經濟效益。在我國企業發展過程中要保持社會效益與經濟效益的雙向并重，只有這樣才能夠建立資源節約型環境友好型社會，實現國家的可持續發展。因此火力發電廠作為基礎企業需要以身作則，尋找最優發展方向，為我國的未來發展貢獻力量。

參考文獻：

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