热工优化控制在火电节能中的应用效果研究

热工优化控制在火电节能中的应用效果研究

韩亚杰

青海华电大通发电有限公司青海省西宁市大通县810100

摘要：随着我国经济的快速发展，能源匮乏、环境污染严重，经济发展与资源环境之间的矛盾日益严重，只是依靠大量消耗资源来促进经济增长的模式使得资源约束矛盾十分的突出，环境也越来越差，严重影响我国可持续发展战略的实施。转变增长方式，做好节能减排工作，是实现经济社会全面、和谐、可持续发展的迫切要求。

关键词：热工；优化控制；火电；节能；研究

一、火电行业的现状

火电行业是能源消耗和污染物排放十分严重的，现在我国有一半以上的电力都是由燃煤电厂提供的，消耗我国大量的煤炭资源，电力生产要尽可能的节约能源和减少电力生产对环境的污染，节能减排是电力行业的责任。现在我国电力行业煤耗和厂用电率水平都比发达国家低很多，所以在节能方面具有很大的发展潜力，供电煤耗的影响因素有很多，如机组负荷率、厂用电率、锅炉效率、主汽压力、主汽温度、再热器温度、真空度、给水温度、机组补水率等，这其中煤种的变化和机组发电负荷率的高低对供电煤耗产生的影响是十分重要的，应采取合理的控制措施进行控制调整。

二、分析机组煤耗影响因素

供电煤想要降低机组煤耗量，精确测量相关参数，并且采用合理的控制调整措施，是十分重要的，从考核指标上充分的体现出国家对火电厂自动控制系统的投入率的重视程度，但是节能降耗让热工自动控制系统发挥作用还是没有被足够的重视，还是有很多的不足之处。

1.锅炉能耗指标

锅炉的效率就是能耗指标，影响能耗指标的因素有排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失等，主要包括排烟温度、飞灰含碳质量分数、烟气含氧质量分数、漏风率等参数的影响。锅炉的热能主要是煤炭的不完全燃烧导致的，对于不完全燃烧包括化学和机械不完全燃烧损失，飞灰可燃物的质量分数影响机械不完全燃烧热损失。

2.汽轮机组能耗指标分析

汽轮机组能耗指标是汽轮机组效率队火电机组能耗的影响，其中主要包括再热器温度、真空度、给水温度、机组补水率、再热减温水量、气缸效率等，主汽参数的变化对汽轮机组效率的影响很大，包括主汽压力和主汽温度。

3.其它能耗指标

其它能耗指标主要是厂用电指标，影响因素是系统内其他设备的能耗中最重要的参数厂用电率，但对发电煤耗是没有影响的，主要是影响火电厂的供电煤耗高低，表现是厂用电率越大，供电煤耗越大，厂用电率主要是引风机、送风机、一次风机等产生的，在工作中通过降低辅机的耗电，可以降低厂用电率。

三、热控自动控制系统在节能降耗工作中起到的作用

1.自动在锅炉运行中的降耗作用

（1）锅炉能耗指标分析

排烟热损失是影响锅炉效率中十分重要的一项，对于排烟温度、排烟氧量是决定损失大小的重要指标，还有化学不完全燃烧热损失，在烟气中含有大量的可燃气体没有完全燃烧造成热损失，影响化学不完全燃烧热损失主要是燃料性质、氧量，在进行锅炉运行的时候风速和氧量是十分重要的。影响机械不完全燃烧热损失是燃料性质和锅炉燃烧状况，飞灰中可燃物是机械不完全燃烧热损失的重要指标。

（2）热控自动系统在锅炉降耗中的作用

氧量、风量、风速是调整锅炉燃烧的重要指标，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都有很大的影响。

1）送风量的控制在降耗的作用

对于送风量的变化会影响燃烧，当送风量处在最佳值得时候，排烟损失与未燃尽损失是最小的，所以在运行时对风量的大小进行判断，风量最佳值是依据除了负荷、煤量外，还要参照氧量的大小来决定，对于氧量测点的安装是有要求的，最好在炉膛出口，并且定期的实验确定最佳氧量及氧量随负荷变化的曲线，并且对氧量进行适当的控制调整，定期对氧量表进行校验，以保证测量值得准确性，为燃烧分析调整提供可靠的依据。

2）控制冷一次风量的影响

现在我国锅炉机组设计时进入炉膛的风量，所以的风都是经过预热器的，实际上制粉系统中要有部分冷风进入，以保证磨煤机出口温度恒定，这样就导致通过预热器的风量小于设计值，导致排烟温度升高，所以应控制好锅炉的总风量，制定与给煤量合理的总风量曲线图。

3）控制磨煤机出口温度

为了锅炉的正常运行，在对磨煤机出口的乏气温度需要进行限制，在进行烟煤储仓式时温度不能超过70℃，烟煤直吹式时不可以超过80℃，无烟煤可能会存在自然的情况，所以在设计时温度不可以超过150℃，在选定热风温度时要高于磨煤机入口的干燥剂温度，所以一般会在入口处加入一些温度低的介质，这样会控制流过空预器的风量降低，使得排烟温度升高，所以磨煤机出口温度控制是十分重要的。

4）控制一次风率降耗

磨煤机在运行的过程中，风粉配比曲线偏离了设计值，保持一定的磨煤机出口温度，当一次风量越大时，冷一次风量也会增加，当送风量降低，排烟温度升高，所以要依据磨煤机的实际负荷及设计标准设定一次风量。这样就可以对参数进行合理的设置，有效的减少锅炉的排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失，有效的使锅炉降低能耗。

四、热工优化控制的应用效果

1.气温优化控制系统的投入对机组经济性的影响

对300MW的机组进行分析，当主蒸汽温度降低10℃的时候，汽轮机热耗就会升高2.5kJ/（kW.h），当机组的容量越大时，主蒸汽温度对汽轮机热耗率影响就是越大。为了改善这种情况，就要提高主蒸汽温度和再热气温自动控制的精度，减少超测量，这样才可以保证其正常运行。2.主蒸汽压力变化及节流优化对机组热效率的影响

对于主蒸汽压力的定值与负荷的关系一般为定-滑-定的关系，为了可以降低机组的热耗，需要提高主蒸汽压力自动控制的精度，并且减少超调量，才可以使主蒸汽压力符合要求运行。滑压运行方式对机组的节能影响很大，其中可以分为带喷嘴顺序阀节流调节和不带喷嘴调节的全周进汽方式。

（1）带喷嘴顺序阀节流调节的汽轮机滑压定值曲线的优化

对机组符合滑压运行方式的变压力运行方式，升负荷时，要增加压力，为了克服滑压运行变负荷速度慢的问题，多样应开大汽轮机调节门提高变负荷的速度。所以在滑压时，汽轮机调节门需要进行调节，但是稳定状态，汽轮机调节门市不变的，应保持在节流损失最小的位置，为了防止在低负荷区的水循环恶化和经济性的下降，现在我国对这种方法使用广泛。

（2）不带喷嘴调节的全周进汽型凝结水节流调节

对于不带喷嘴调节的全周进汽型汽轮机，调节门全开工况下节流损失很小，但是机组变负荷初期无蓄热可用，只是依靠锅炉进行调节不能满足需要，所以汽轮机调节门部门节流是最有效的方法，为了满足AGC快速负荷响应的要求，高压调节门一般会留有很大的机组负荷调节余量，这样有很大的损失，对经济性造成影响。对于凝结水调节负荷的原理在增加负荷时，关凝汽器出口调节门，减少凝结水流量，使蒸汽做功量增加，使机组负荷增加，反之也是这个原理。

结语：

随着节能减排低碳生活的观念不断加强，电厂作为能源消耗和环境污染排放的重点企业，应不断的做出努力，电厂机组节能减排、降非停与热工控制专业的测量、控制与连锁保护是分不开的，加强对优化热工控制系统的管理实现电厂节能减排，将节能减排作为电厂目标进行优化，可以统筹兼顾实施各类优化控制策略和系统，这样有效的提高电厂热工自动化控制水平，还可以有效的为节能减排提高保障。

参考文献

[1]徐贵林;罗斌;马瑞;;基于模糊综合评判的火电厂节能状态评估[J];电力科学与技术学报;2012年01期

[2]饶庆平;;当前形势下对火电厂节能管理工作的探讨[J];制冷空调与电力机械;2010年06期

[3]本报记者杨娜;以电站热工优化控制实现电厂节能[N];中国电力报;2013年

[4]刘海峰;九江电厂节能分析与运行管理平台研究与应用[D];华北电力大学;2014年