试论电厂锅炉排烟温度自动控制装置的研究与应用

试论电厂锅炉排烟温度自动控制装置的研究与应用

朱俊郭鹰鹏

（中电投珠海横琴热电有限公司519031）

摘要：受到锅炉进风温度以及其他因素的影响，电厂锅炉排烟温度经常容易出现相应变化。当电厂锅炉排烟温度变化超过既定范围值时，不仅容易导致出现锅炉低温腐蚀的情况，同时也会极大地影响电厂锅炉的正常运行，因此需要有效对电厂锅炉排烟温度进行控制。而在我国自动化信息技术水平的持续提高下，目前在部分电厂当中已经将锅炉排烟自动控制装置安装其中，并取得了一定的应用成效。在这一背景下，本文将结合某电厂案例，对电厂锅炉排烟温度自动控制装置的应用进行简要分析研究。

关键词：电厂锅炉；排烟温度；自动控制；节煤效益

1电厂锅炉排烟温度自动控制装置系统的基本构成与工作原理

1.1基本构成

有研究人员指出外界季节的气温变化和昼夜气温变化，会分别影响锅炉排烟13℃到30℃以及5℃以上，对锅炉效率的影响则分别为1%到2%之间以及0.3%左右。因此为了能够进一步提高对电厂锅炉排烟温度控制的有效性，防止因锅炉排烟温度变化过大而导致锅炉低温腐蚀，影响电厂锅炉的长久、安全、稳定运行。在某电厂当中通过积极引进、安装了锅炉排烟温度自动控制系统。在该系统当中硬件装置分别为可调式暖风器，共计两台和疏水流量调节装置，共计两套。软件设备则分别各为一套专门负责自动控制电厂锅炉排烟温度的软件和用于精准计算机组发电煤耗改变量的软件。

1.2工作原理

在该电厂使用的锅炉排烟温度自动控制装置当中，随着煤种含硫量以及含水量的持续增加，烟气酸露点迅速升温，用于对锅炉低温腐蚀进行有效控制的冷端壁温越来越高，受此影响，电厂锅炉排烟温度会逐渐升高[1]。在将疏水调节阀开度调大以增加暖风器出力后，暖风器出风温度将越来越高，并带动电厂锅炉排烟温度逐渐升高。而当电厂锅炉在冬季运行或是在气温相对较低的环境中运行时，受外界低温空气的影响，锅炉进风温度并不高，因此电厂锅炉排烟温度也较低，锅炉冷端壁温也相对较低，此时比较容易出现锅炉低温腐蚀的情况。在面对这一工况时，该电厂工作人员通过会选择将疏水调节阀开度调大的方式，使得暖风器出力可以得到有效提高，进而对外界空气对电厂锅炉排烟温度的影响进行相互抵消，最终达到优化控制电厂锅炉排烟温度的目的。

2电厂锅炉排烟温度自动控制装置系统的实际应用分析

2.1应用流程

该电厂中使用的煤种要求锅炉设计冷端壁温需达到85℃，锅炉设计排烟温度需控制在130℃。在外界空气温度不超过20℃时，为了能够使得锅炉始终维持85℃的设计冷端壁温，进而有效控制电厂锅炉排烟温度以防止其出现低温腐蚀的情况，设计人员通过在电厂锅炉的左侧和右侧位置处对称加装一台3000h/a的暖风器，利用其抽汽回热原理有效提升机组循环效率。外界空气和煤种加热时所产生的蒸汽将同时进入到暖风器中，而位于锅炉左右两侧的暖风器则分别与左侧和右侧空气预热装置相互连接。通过启动电厂锅炉排烟温度自动控制软件，使得进入锅炉的风能够统一进行加热处理，在有效提高锅炉进风温度下，可以达到控制锅炉排烟温度的效果[2]。如果外界空气温度越来越高，但暖风器出力仍然保持固定，则受不断增高的电厂锅炉排烟温度影响，锅炉效率将迅速下降，使得电厂机组发电煤耗大幅增加。在这一情况下，电厂锅炉排烟温度自动控制装置系统将自动关小疏水调节阀开度，对暖风器出力进行相应调整，使其可以同不断升高的外界空气温度进行相互抵消。进而保障暖风器出风温度以及电厂锅炉排烟温度固定不变。

2.2应用成效

以往电厂锅炉进风温度大约为20℃，当电厂锅炉处于低温运行条件下时，加装的暖风器可以对进入锅炉的低温空气进行加热处理，使之温度达到20℃后再进入到锅炉当中。而处于节能的考量，在设计运用暖风器时，在系统中设置只有电厂锅炉进风温度不足20℃时才会启动暖风器，如果外界空气气温并当地最低气温要高，但并没有达到20℃，则暖风器不启动。这主要是由于此时如果升高锅炉进风温度反而容易导致机组发电煤耗迅速增加。有工作人员通过实验的方式，在外界空气温度为15℃时启动暖风器，发现在暖风器的作用下电厂锅炉进风温度迅速升高至40℃，此时电厂锅炉排烟温度也迅速升高至140℃。原本设计在85℃的电厂锅炉冷端壁温也迅速升高至100℃，虽然此时并不会对电厂锅炉的正常运行产生干扰影响，但会直接造成大量能源浪费。而通过运用这一电厂锅炉排烟温度自动控制装置，并对加装的暖风器投运条件进行明确限制，使得锅炉进风温度和排烟温度能够分别始终自动控制在20℃以及130℃，从而达到良好的节煤效益。根据相关工作人员的计算数据可知，电厂使用机组为300MW机组，煤炭价格按照标煤每吨380元计算。虽然该电厂只在外界空气温度较低的时节才启用暖风器，但在2015年到2017年投运期间，该电厂300MW机组平均每年的节煤效益均保持在20万元以上。

根据该电厂工作人员的直接观察可知，在将锅炉排烟温度自动控制系统运用在电厂锅炉当中后，锅炉进风温度得到了明显提高，受此影响，锅炉排烟温度可以自动控制在标准值范围即130℃左右，此时不仅能够有效防止锅炉出现低温腐蚀的问题，同时对于优化锅炉运行成效，降低机组发电煤耗也具有积极的帮助作用。表1展示的就是锅炉排烟温度与机组发电煤耗该变量情况：

表1电厂各锅炉排烟温度与对应的节煤效益统计表

通过分析上表可知在运用电厂锅炉排烟温度自动控制装置系统下，随着锅炉进风温度的有效提高，锅炉排烟温度得到了明显控制，使得电厂300MW机组发电煤耗显著减少。如在5号方案当中，锅炉进风温度从20℃升高至37℃时，电厂锅炉排烟温度从130℃下降至118℃，机组发电煤耗减少了3.1g/kw•h，而锅炉冷端壁温则并没有发生变化，依旧保持在85℃，此时电厂锅炉排烟温度自动控制装置系统仍然可以有效避免电厂锅炉出现低温腐蚀的问题。

结束语：通过本文的分析研究可知，在电厂中运用锅炉排烟温度自动控制装置，搭配使用可调式暖风器，可以通过根据具体煤种以及锅炉低温腐蚀温度要求，对锅炉排烟温度进行自动控制。本文所选择的电厂在2015年到2017年间使用锅炉排烟温度自动控制装置系统后，整体机组平均发电煤耗下降了2g/kw•h左右，年均节煤效益在20万元以上。由此可知，锅炉排烟温度自动控制装置不仅能够实现对锅炉排烟温度的自动化控制，同时也有助于帮助电厂提升节煤效益，实现经济效益与社会效益最大化的根本目标。

参考文献：

王兴龙.电厂的锅炉排烟自动控制简介[J].智能应用，2012，(11):204-205.

[2]王鑫.基于PLC的蒸汽锅炉控制系统设计[D].江苏大学，2016.