热工自动控制系统在火电机组节能降耗中的应用

【摘要】本文首先介绍了现在我国火力发电机组经济运行中存在的问题及节能降耗措施，其次探讨了自动控制对机组煤耗的影响分析，最后重点探究了热工自动控制系统在火电厂节能降耗中的作用。

【关键词】热工自动控制；火电机组；节能降耗

中图分类号：TE08 文献标识码：A

一、前言

近年来我国经济的快速发展，取得了很大的成就，同时也带来了严重的资源匮乏和污染，因此，在新的条件下，如何让经济更进一步的发展，节能降耗起着至关重要的作用，我们必须通过对热工自动控制系统对火电机组节能耗材的应用，提高火电机组的节能耗材。

二、现在我国火力发电机组经济运行中存在的问题及节能降耗措施

1、现在我国火力发电机组经济运行中存在的问题

（1）锅炉效率

（2）汽轮机效率

（3）热力系统

（4）厂用电率

（5）节能技术软件管理

2、节能降耗的技术措施

（1）锅炉设备改造提高锅炉效率

提高火力发电机组的锅炉炉效，同时加强管道的保温，提高管道传热效率。 降低热耗提高循环效率，积极、及时地对主辅机进行改造，确保系统无负压泄漏，进行锅炉受热面、燃烧器等主辅设备的技术改造并要及时调整燃烧和辅机运行，减少锅炉各项损失，特别是排烟损失和机械不完全燃烧损失。

（2）汽机侧改造提高汽机效率

1）提高汽轮机通流效率

新投产机组，大多数汽轮机考核试验热耗高于设计热耗，此类机组提高汽轮机效率的途径，一般是保证合理的通流间隙和杜绝汽轮机本体疏水阀门泄漏。

2）汽轮机冷端系统优化减少热力损耗

针对汽轮机冷端系统进行适当的检修或技术改造，实施冷端系统参数优化调整，其产出投入率会非常高，总收益相当可观。

（3）热力系统监视及优化

进行相关热力试验以及采用一系列热力系统监视系统使机组在最经济工况运行提高机组节能的潜力。

（4）降低厂用电率

交流电动机变频调速是在现代微电子技术基础上发展起来的新技术， 它的特点是调速平滑，调速范围宽，效率高，特性好，结构简单，机械特性硬，保护功能齐全，在生产过程中能获得最佳速度参数，是理想的调速方式。

（5）技术软件管理节能降耗改造

针对目前我国火电机组的设计制造、辅机选型、安装、调试以及软件系统运行时出现的一些问题，提出加强软件控制管理的一些的意见。

三、自动控制对机组煤耗的影响分析

1、自动控制对锅炉运行的煤耗影响分析

（1）送风量的控制对降耗的作用

送风量过大或过小，都会使机组的供电煤耗升高。因此，自动控制系统要优化负荷与氧质量分数对应的设定值曲线。运行中判断风量大小并调整风量，风量最佳值的依据除了负荷、煤量外，还要参照氧质量分数的大小。在实际工作中，应定期通过试验来校正确定负荷和氧质量分数的曲线，并对曲线作优化。

（2）对冷一次风量进行自动控制

为了使磨煤机出口保持一定的温度，我国大多数火电厂的锅炉机组在运行时，其制粉系统都需要掺入部分冷风，这会减少通过预热器的风量，致使排烟温度升高。要对冷一次风量进行合理控制，要求自动控制系统制定出与给煤量匹配合理的总风量曲线，并依此对总风量进行自动调整。

（3）对磨煤机出口温度进行自动控制

因为安全运行的需要，磨煤机出口的乏气温度通常都要有所限制，如烟煤储仓式时不超过70℃、烟煤直吹式时不超过80℃等。在进行锅炉设计时，考虑到锅炉的燃烧需要，所选定的热风温度通常都较高，而这可能会使磨煤机的出口温度较高，掺冷一次风的比例较大，引起排烟温度升高。因此，有必要利用自动控制系统把磨煤机出口温度控制在合理的范围内。

（4）对一次风率降耗进行自动控制

磨煤机实际运行的风粉配比曲线与设计曲线之间存在一定的差异，这会造成送风量的降低，从而导致排烟温度升高。为了将磨煤机的出口温度控制在一定的范围内，制粉系统一次风量的设定需要综合考虑磨煤机的实际负荷与设计标准。

2、自动控制对汽轮机运行的煤耗影响分析

（1）DEH系统的阀门控制方式降低机组煤耗

目前，汽轮机顺序阀方式主要包括以下三种:①CV3、CV4-CV1-CV2；ºCV1、CV2、CV3-CV4；②CV1、CV2、CV3、CV4。其中，第一种方式的节能效果最好，第三种方式最差，但即使采取第一种方式，其阀门流量特性对负荷要求的响应效果也没达到最优。为了降低供电煤耗，可优化顺序阀阀门开启顺序和阀门流量曲线，具体办法如下:对机组调门进行配汽方式改变后，进行阀门流量特性优化试验。

（2）主汽压力自动对机组煤耗影响分析

实际工作中，负荷较低、煤质较差时，机组的主汽压力波动较大。这不利于自动滑压运行的投入，也对机组的带负荷能力有一定影响。而机组采用滑压运行方式虽然在一定程度上利于节能，但主汽压力的滑压设定值却较理论值偏小。

（3）汽温自动对机组煤耗影响分析

主汽温度过高或过低，均会影响机组运行的经济性和安全性。机组在负荷较低、煤质较差时主汽温度的波动较大，不利于机组安全、经济运行，影响机组节能降耗。

四、热工自动控制系统在火电厂节能降耗中的作用

1、自动控制系统在锅炉运行的降耗分析

（1）锅炉能耗指标分析(与热控专业相关部分)首先，排烟热损失是影响锅炉效率的各项热损失中最大的一项。其中排烟温度、排烟氧量是决定其损失大小的重要指标。其次，影响锅炉效率是化学不完全燃烧热损失，它是由于烟气中的可燃气体CO等未完全燃烧造成的热损失。影响化学不完全燃烧热损失的主要因素是燃料性质、氧量，所以锅炉运行中要保持合理的氧量和一、二次风速。再次，影响锅炉效率还有机械不完全燃烧热损失，飞灰可燃物是体现锅炉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、一次风速是锅炉燃烧调整不可缺少的重要指标，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等都有不同程度的影响，是日常运行应重点监控和分析的指标。

2、热控自动系统在汽轮机运行的降耗分析

（1）对汽机能耗指标的影响分析

目前，我国大型火电机组的汽轮机DEH控制系统，通常设计有单阀、顺序阀控制方式，机组采用单阀运行，汽轮机调节性能比较好，但是调节级节流非常严重。采用顺序阀调节可以降低节流，提高汽轮机的效率，有研究表明，采用调试良好的顺序阀控制方式比单阀控制方式可以节约5-8g/(kW·h)。为降低能耗，机组进入正常运行以后都应采用顺序阀控制方式。

（2）热控自动系统在机侧降耗中的作用

1）DEH系统的阀门控制方式降低机组煤耗

为使阀门流量特性更好响应负荷要求，降低供电煤耗，可优化顺序阀阀门开启顺序和阀门流量曲线，具体办法如下:

a.在机组现有控制的基础上改进，进行汽轮机顺序阀调节方式的阀门流量特性试验，测算出汽轮机的实际阀门流量特性，对DEH系统组态设计的阀门流量特性函数进行合理修改，减少节流损失，提高负荷控制精度。

b.对机组调门进行配汽方式改变后，进行阀门流量特性优化试验，采用先开2个调门，再依次开启剩下的2个调门。但该配汽方式需要汽轮机厂家的认可，且应充分考虑机组运行的安全性。

2）主汽压力自动对机组煤耗影响分析

通常机组在负荷较低、煤质较差时，主汽压力波动较大，影响机组带负荷能力，也影响机组自动滑压运行的投入。机组采用滑压运行方式时，主汽压力的滑压设定值较理论值偏小。

3）控制主汽温度自动降低机组煤耗

主汽温度过高或过低，均会影响机组运行的经济性和安全性。机组在负荷较低、煤质较差时主汽温度的波动较大，不利于机组安全、经济运行，影响机组节能降耗。根据机组锅炉的燃烧特性设计汽温自动控制策略优化控制参数，提高汽温自动调节品质。

4）控制再热汽温自动降低机组煤耗

再热汽温的调整特性不是很好，主要是燃烧器摆角无法投自动、烟气挡板调节性能比较差。当负荷比较高时，需要用再热器事故减温水参与调整才能保证再热汽温度不超标。

5）控制回热系统加热器组端差降低煤耗

加热器组端差指的是热力系统中的“三高四低一除氧”八个加热器的端差。影响加热器组端差的主要是加热器水位，水位如果增高，将导致疏水温度降低，加热器端差降低；反之，加热器汽侧水位过低，将导致疏水温度升高，加热器端差增大。

（3）提高与节能指标计算相关的热控主要参数准确性

数据是工作的基础，数据的准确性和可比对性对于能耗计算很重要。电厂应做好机炉效率计算、节能指标计算用热控主要参数的校验、维护工作，保证机组负荷率、主汽压力、主汽温度、各汽水流量、真空、氧量、排烟温度等能耗计算用主要参数的测量准确，为节能减排分析提供可靠数据。

五、结束语

当今是一个资源逐渐匮乏的年代，节约资源是时代的主题，我们必须在日常生活的各个方面来节能减排。对于火电机组节能降耗有着重要的意义，不仅能够更进一步的推动火电厂的发展，而且能够节约资源减少浪费。因此，研究热工自动控制系统在火电机组的节能耗材是至关重要的。

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