热工过程的优化与效率提升在火力发电中的应用

热工过程的优化与效率提升在火力发电中的应用

徐华鑫

包头东华热电有限公司  内蒙古自治区包头市  014040

摘要：在科学技术快速发展的新形势下，我国火电发电企业自上世纪八十年代即开始应用热工自动化技术，在科学技术的快速发展的支持下，热工自动化技术在火力发电中的应用越来越完善，热工自动化技术在火力发电的热工测量、自动化控制系统及DCS中应用越来越普遍，有效地提高了火力发电机组的自动化和智能化水平，为火力发电机组运行的安全性和稳定性地提升奠定了良好的基础。

关键词：热工提升;自动化技术；火力发电；应用

1导言

热工自动化技术自上世纪八十年代至今就一直在火电发电企业得到了一定的应用，近几年科学技术迅速发展的形式下热工自动化在火力发展中的应用也逐渐完善。随着新理论、新材料和新工艺在热工自动化中的应用，火力发电中的传感器和变送器也得到不断的更新，控制系统和控制装置也在这样的环境中取得了迅猛的发展，当然热工自动化技术在火力发电的热工测量及自动化控制系统中应用也逐渐普遍起来。

2火电厂热工自动化控制系统现状

2.1系统组成与功能

火电厂热工自动化控制系统是火电厂中至关重要的部分，它的主要作用是确保电厂的热工设备运行在最佳状态，以实现高效率、低耗能的生产目标。这一系统由多个子系统和部件组成，包括数据采集与传输设备、监控软件、控制执行机构等。数据采集系统负责收集各类传感器的数据，这些数据涉及温度、压力、流量等多个方面，是系统决策的基础。监控软件则是系统的大脑，它根据采集到的数据，结合预设的控制算法，对生产过程进行实时调控。控制执行机构是系统的“手臂”，它根据软件的指令调整设备运行状态，确保电厂热工设备的高效运行。

2.2当前面临的主要挑战

在当前的发展背景下，火电厂热工自动化控制系统面临着多方面的挑战。第一，随着环保要求的日益严格，系统需要更精确地控制排放，同时保持高效率的能源利用。这对控制系统的精度和智能化水平提出了更高的要求。第二，随着电力市场的竞争加剧，如何在保证安全稳定运行的同时降低运营成本，成为了火电厂管理层面临的一个重大问题。这就要求控制系统不仅要高效，还要具有一定的灵活性和适应性，以便应对市场的波动和变化。第三，技术的快速发展也给火电厂热工自动化控制系统的升级换代带来了挑战。如何将最新的技术，如大数据、人工智能等，融入到现有系统中，提高系统的智能化程度和运行效率，是当前系统优化升级中需要解决的关键问题。

3控制系统优化的必要性

3.1提高能效与环保要求

在当今世界，能源效率和环境保护已经成为全球性的关注点。对于火电厂而言，优化热工自动化控制系统不仅是提高能源效率的关键，也是满足日益严格的环保要求的必要条件。随着环保法规的不断完善和公众环保意识的提高，火电厂需要通过技术创新来减少污染物排放，同时保持甚至提高能源的利用效率。这要求火电厂的热工自动化控制系统能够更加精准地调控燃烧过程，减少废气排放，优化燃料的使用效率。通过优化控制系统，火电厂可以实现更加精细化的运行管理，从而降低运行成本，提高市场竞争力。

3.2适应新的技术发展趋势

技术的发展一直是推动各行各业进步的核心动力。对于火电厂热工自动化控制系统而言，适应新技术的发展趋势是提升其综合性能的重要途径。当前，智能化、数字化技术的发展为火电厂的运行管理提供了新的思路和工具。例如，利用大数据分析可以更准确地预测电力需求，优化发电计划；应用人工智能技术可以实现对复杂系统的自动优化控制，提高响应速度和决策精度。这些新技术的融合应用，不仅可以提升火电厂的运行效率，还能增强其应对市场变化和突发事件的能力。

4.燃烧过程的优化与提升

4.1燃烧设备的优化

燃烧设备是火电厂燃料燃烧过程中的核心组成部分，增加燃烧设备的热交换面积是提高热能传递效率的关键。通过增大锅炉的燃烧室尺寸或增加换热表面，可以增强烟气与水蒸气的热交换效果，提高热能的利用效率。采用多级锅炉布置或增加燃烧室的相对长度，可以延长燃烧时间，增加燃料的充分燃烧。此外，使用高效的换热器，如双烟道锅炉和热管式换热器等，可以提高换热效率，降低烟气的温度。燃烧器是燃料与空气混合并发生燃烧的关键装置。通过改善燃烧器的设计，可以确保燃料与空气的充分混合，实现更完全的燃烧。采用锥形燃烧器、多点喷嘴或多级燃烧器，可以使燃料在较短的时间内与空气混合均匀，提高燃烧效率。此外，优化燃烧器的气流分布和火焰形状，可以减少燃料中的挥发物和灰分的残留，降低燃烧产物中的有害物质排放。选用耐高温和腐蚀材料，可以保证设备在高温环境下长时间稳定运行。同时，合理选择燃烧设备的参数，如燃烧器姿态、尺寸和布置等，以达到最佳的燃烧效果。采用先进的燃烧控制技术，如燃烧器的自动调节和燃烧参数的实时监测，可以优化燃料和空气的混合比例，提高燃烧效率。

4.2控制燃料供给与混合优化

过量的燃料会导致燃烧不完全，产生大量的未燃碳和一氧化碳等有害物质，同时也会增加燃料消耗和温室气体排放。而过少的燃料则会导致燃烧产生的热量不足，无法满足锅炉和蒸汽轮机的需求。因此，需要通过先进的供给控制系统，根据锅炉负荷和燃料特性，精确控制燃料的供给量，实现正常的燃烧状态和最佳的燃烧效率。调节供风系统的风速和风量能够实现燃料和空气的充分混合，促进更完全的氧化反应。空气是燃料燃烧的必须因素，不仅提供氧气，还冷却和稀释燃料，控制燃烧温度。通过合理调节风速和风量，可以实现燃料和空气的优化混合，达到理想的燃烧效果。优化供风系统的设计和操作，如使用多级风机、调节风门和优化风道布置等，可以提高供风系统的控制精度和燃烧稳定性。采用先进的燃烧控制技术也是实现燃料供给与混合优化的重要手段。采用燃烧器的调节系统，可以实时监测燃烧质量和温度分布，自动调整燃料和空气的比例，确保燃料与空气的最佳混合。还可以采用氧浓度测量技术，控制燃烧气体中的氧气含量，保持燃烧过程处于最佳氧化状态。这些先进的燃烧控制技术能够提高燃烧效率和控制燃烧产物的排放，同时降低燃料的消耗和烟气的污染。

4.3管道与系统的优化

在设计阶段，要充分考虑管道系统的布局，确保其简洁、高效。合理的管道设计可以减小阻力和压力损失，提高燃料和燃烧气体的输送效率。在实际运行过程中，可以根据实际情况对管道进行调整和优化，使其在满足燃烧需求的同时，降低能耗。采用高效的换热器和余热回收技术可以提高能源利用效率。燃烧过程中产生的余热具有很高的价值，通过余热回收系统，可以将这些热量重新投入燃烧过程，或用于发电、供暖等用途。这不仅有助于提高燃料的利用率，还能降低碳排放，减轻环境压力。通过定期检查、维修和保养，可以减少管道和设备的泄漏和损耗，降低能源消耗。同时，对运行数据进行实时监测和分析，可以为管理者提供依据，以便及时调整运行策略，提高燃烧过程的稳定性和经济性。

结束语:

热工自动化技术在火力发电领域的应用对于我国电力保障、电力企业控制成本、提升自身经济效益的工作有着积极的影响作用。为此，有关电力企业应当秉承实事求是、开拓创新的理念，积极纠正自身不足之处，如此才能使得热工自动化技术在火力发电行业中拥有更加广阔的应用前景。

参考文献:

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[2]康乔，高振华，张金烽.谈电力热工自动化技术的应用现状[J].黑龙江科技信息，2015（34）.

[3]梁鑫.热工自动化技术在电厂的应用和发展[J].机械管理开发，2016（04）.