火力發(fā)電廠鍋爐運行控制系統(tǒng)節(jié)能對策探討

郭原慧

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的不斷加快和人們生活水平的不斷提高，日常生活中所需要的電能也越來越多。對于火力發(fā)電廠來說，鍋爐運行過程中主要依靠各個部件的相互配合，才能完成高效的火力發(fā)電，鍋爐運行效率的高低直接影響到能源的正常利用和發(fā)電效率。文章探討了火力發(fā)電廠實現(xiàn)節(jié)能降耗的意義，闡述鍋爐運行控制系統(tǒng)的節(jié)能對策，希望為火力發(fā)電廠鍋爐運行節(jié)能發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;鍋爐能耗;熱力損失

中圖分類號：TU271 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）04-010-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.005

火力發(fā)電是我國電力系統(tǒng)生產(chǎn)電能的重要方式，它主要依托燃煤通過燃煤產(chǎn)生大量熱能轉(zhuǎn)變成電能，為社會大眾提供源源不斷的電力。在現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中，鍋爐運行控制存在一定問題，能源利用率不高，且由于火力發(fā)電廠內(nèi)部在發(fā)電過程中需要消耗大量的不可再生資源，導(dǎo)致對發(fā)電廠周圍的環(huán)境造成了較大程度的影響。因此，要加強火力發(fā)電企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能控制，在保證火力發(fā)電質(zhì)量的同時，減少鍋爐運行過程中的能源損耗，這也是當(dāng)前我國火力發(fā)電相關(guān)企業(yè)需要解決的首要問題。

1 火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的重要意義

我國火力發(fā)電廠在日常工作過程中，由于鍋爐本身需要消耗大量煤炭資源，通過燃燒將煤炭資源轉(zhuǎn)換為電力，也是當(dāng)前我國火力發(fā)電廠內(nèi)部鍋爐的主要工作模式。近年來，由于各個行業(yè)大幅度開采，我國煤炭資源儲存數(shù)量已經(jīng)瀕臨匱乏。煤炭資源屬于不可再生資源，如果火力發(fā)電廠鍋爐仍保持過去那種運行模式，我國的煤炭資源很快就會消耗殆盡。因此，要加強火力發(fā)電廠鍋爐的節(jié)能降耗具體措施，優(yōu)化鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加強火力發(fā)電廠鍋爐的日常使用效率，進一步降低煤炭資源使用量[1]。

火力發(fā)電廠內(nèi)部鍋爐在燃燒煤炭過程中會產(chǎn)生大量有害氣體，其中包括二氧化硫、二氧化碳以及大量氮氧化合物。這些有害氣體不僅對周圍城市居民的日常生活造成較大的影響，危害人們的身體健康而且對當(dāng)?shù)爻鞘锌諝赓|(zhì)量造成一定程度上的影響。對于當(dāng)前的鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)來說，一旦煤炭資源沒有得到充分燃燒，就會產(chǎn)生較多的二氧化碳，而火力發(fā)電廠內(nèi)部也不具備相應(yīng)的空氣凈化設(shè)施，往往導(dǎo)致燃燒不充分所產(chǎn)生的氣體通過發(fā)電廠煙囪排放到空氣中[2]。

加強日常鍋爐節(jié)能減排措施是企業(yè)需要落實的首要問題。保證火力發(fā)電廠鍋爐在使用過程中能夠?qū)⒚禾抠Y源充分燃燒，減少二氧化碳等有害氣體的排放量，并定量控制鍋爐所燃燒的煤炭數(shù)量，降低在發(fā)電過程中產(chǎn)生的資源浪費的現(xiàn)象，進一步提高煤炭燃燒效率。

2 火電廠鍋爐基本結(jié)構(gòu)分析

我國火力發(fā)電廠內(nèi)部鍋爐主要由汽輪機、發(fā)電機、鍋爐和其他輔助設(shè)備所構(gòu)成。在火力發(fā)電過程中，通常需要汽輪機與發(fā)電機為鍋爐提供動力，通過主機運行的具體情況，決定鍋爐在運行過程中的實際效率。對于火力發(fā)電廠內(nèi)部主機系統(tǒng)來說，其在鍋爐發(fā)電過程中占據(jù)重要地位，也是整個發(fā)電廠的核心能源供給點。煤炭在實際轉(zhuǎn)化過程中需要將化學(xué)能通過燃燒的方式轉(zhuǎn)化為熱能，通過蒸汽驅(qū)動的形式將熱能轉(zhuǎn)化為電能，整個過程需要系統(tǒng)進行宏觀調(diào)控，進一步控制鍋爐運行過程中釋放的能源不會產(chǎn)生浪費。我國目前很多火力發(fā)電廠使用的鍋爐主要分為下降管、聯(lián)箱、省煤器等部分，其中，下降管與聯(lián)箱起到煤炭資源的輸送工作，而省煤器則起到了煤炭資源的存儲工作。在實際使用過程中，需要保證每個部件相互協(xié)作，進一步提升火電廠整體運行效率[3]。

3 火力發(fā)電廠鍋爐運行控制節(jié)能對策解析

3.1 優(yōu)化鍋爐燃燒調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

當(dāng)前，火力發(fā)電廠在鍋爐安裝過程中，應(yīng)選擇自動化控制系統(tǒng)作為火力發(fā)電廠的主要控制手段。傳統(tǒng)企業(yè)主要通過人工監(jiān)控的模式，對鍋爐燃燒過程中的火力大小進行控制，而這種控制模式往往存在一定的誤差，由于人工控制過程中，可能會導(dǎo)致火力發(fā)電廠內(nèi)部鍋爐出現(xiàn)效率低下。因此，很多企業(yè)內(nèi)部都采用智能控制化調(diào)控系統(tǒng)作為主要管理模式。例如，部分電廠在實際使用過程中，由于60萬超臨界機組對鍋爐加熱過程中進行控制調(diào)節(jié)，從而有效提高了發(fā)電過程中的實際效率。一般增加比例為4%左右，同時能夠使引風(fēng)機電工作效率能耗降低450kW左右。對于空氣排放方面來說，氮氧化物通過自動化控制系統(tǒng)，可以有效降低31.1%的有害物排放比例，在提高鍋爐內(nèi)部熱傳遞交換比例的同時，能夠增加實際點火過程中的燃料損失，這也是當(dāng)前很多企業(yè)內(nèi)部使用鍋爐燃燒自動閉環(huán)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢所在[4]。

對于節(jié)能效率方面，采用變頻調(diào)速節(jié)能控制之后，可以使鍋爐內(nèi)部風(fēng)機系統(tǒng)由之前的每小時400kW轉(zhuǎn)化為每小時600kW。在能源消耗相同的情況下，效率可以提升33%，一年就可以為整個電廠企業(yè)節(jié)省約300萬kWh。如果實際作業(yè)過程中按照電廠平均一度電0.3元計算，通過變頻調(diào)速技能控制系統(tǒng)可以提升經(jīng)濟效益約248萬元。

3.2 加強鍋爐燃燒控制智能化

對于當(dāng)前的火力發(fā)電廠鍋爐運行來說，要提高整個電廠內(nèi)部的節(jié)能減排效率，其中最為關(guān)鍵的就是控制過濾燃燒的具體控制效率，通過智能化控制系統(tǒng)，控制鍋爐內(nèi)部燃燒效率、污染物產(chǎn)生比例。對于鍋爐燃燒智能化控制來說，很多電廠企業(yè)主要由DCS進行控制管理。DCS是智能化技術(shù)控制的分布式控制系統(tǒng)，其主要組成部分是由微型計算機控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)所組成的。相較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，DCS具有較強的時效性，在安全方面更加牢靠[5]。在企業(yè)發(fā)展過程中，通過DCS系統(tǒng)可以有效提高企業(yè)生產(chǎn)過程中對于電廠鍋爐燃燒的控制精度，在保障企業(yè)工作效率的同時進一步節(jié)約公司成本。

火力發(fā)電廠內(nèi)部使用的自動化控制系統(tǒng)需要由管理人員監(jiān)控，通常企業(yè)內(nèi)部需要指派相應(yīng)人員對鍋爐內(nèi)部燃燒情況、自動化系統(tǒng)控制情況進行綜合分析判斷。在監(jiān)控過程中，很多基層技術(shù)人員進行技術(shù)調(diào)試，保證鍋爐內(nèi)部能夠與自動化控制系統(tǒng)相銜接。對于整套系統(tǒng)來說，使用集中控制工作模式進行電氣控制，會影響整個電氣控制模式的穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)進行集中控制時，將所有功能集中在同一個處理器中，通過類似于超頻的方式進行資源調(diào)配，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)運行緩慢，進而導(dǎo)致電氣控制系統(tǒng)癱瘓，降低鍋爐內(nèi)部燃燒效率。因此，對于火力發(fā)電廠來說，需要提升鍋爐燃燒效率，增加電氣控制的使用電纜數(shù)量，保證運行過程中能夠存在充足的線路進行計算。當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障時，由于集中監(jiān)控使用硬接線，會增加整個智能化技術(shù)工程的維修難度[6]。

3.3 加強鍋爐燃燒的可視化技術(shù)

火力發(fā)電廠鍋爐在運行過程中需要加強內(nèi)部燃燒性能的觀察性能。由于鍋爐內(nèi)部燃燒情況是處于一種動態(tài)情況下，往往波動速度較快，因此，需要相關(guān)人員加強對于鍋爐的監(jiān)控力度，保障鍋爐在燃燒過程中能夠?qū)崿F(xiàn)人工與自動化控制系統(tǒng)的相互協(xié)作，以及對整個鍋爐進行監(jiān)控。這一過程需要提升鍋爐燃燒的可視化技術(shù)。通過相應(yīng)檢測設(shè)備，監(jiān)控鍋爐內(nèi)部的燃燒程度的。很多企業(yè)所使用的檢測裝備通常根據(jù)鍋爐內(nèi)部燃燒特性，之后結(jié)合鍋爐內(nèi)部實際溫度與火焰溫度，評估鍋爐內(nèi)部的燃燒效率。最重要的是爐膛燃燒效率，該數(shù)據(jù)可以最大限度地提升對于鍋爐內(nèi)部實際燃燒程度的數(shù)據(jù)評估能力。之前在人工記錄階段，通常對燃燒不充分的煤炭進行化學(xué)分析，判斷出鍋爐內(nèi)部爐膛燃燒程度。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今已經(jīng)可以通過相關(guān)檢測裝備判斷爐膛核心區(qū)域的燃燒程度，這是之前傳統(tǒng)檢測模式無法做到的。部分企業(yè)也通過使用鍋爐CT的檢測方式，使用紅外激光對爐膛燃燒溫度進行調(diào)查評估，這也是當(dāng)前可視化技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中最為重要的應(yīng)用之一。通過提高鍋爐燃燒優(yōu)化效率與煤礦燃燒程度判斷，可以降低污染物的排放量，進一步達到節(jié)能減排的作用。

4 結(jié)語

對我國火力發(fā)電廠的鍋爐運行控制來說，要加強鍋爐內(nèi)部煤炭燃燒效率，從而保證電廠日常運行中實現(xiàn)節(jié)能減排，進一步提升企業(yè)實際效率?；鹆Πl(fā)電廠要完善各項管理機制，提高運行標準，強化管理措施，加強管理能力，同時不斷提升基層技術(shù)人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)，保證火力發(fā)電廠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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[5] 程寶如.火力發(fā)電廠鍋爐運行控制的節(jié)能對策解析[J].中國新通信，2019，21（24）：224.

[6] 萬超.火力發(fā)電廠鍋爐運行控制的節(jié)能對策[J].中國高新科技，2019（24）：100-102.