摘要：本文首先分析了我国火电厂热工自动化的发展现状，然后在火电厂安全稳定运行、应用先进控制策略、采用先进节能减排理念，运用先进节能减排技术和开发应用新型节能减排测量仪表等方面，详细分析与阐述电厂热工自动化设计的节能减排措施与相关应用。
关键词：火电厂；热工自动化；节能减排
我国煤炭生产在一次能源生产中占70%左右，这决定了我国的电力生产主要以燃煤为主。火电厂在燃煤发电的同时产生了大量的粉尘、镉、汞等重金属氧化物，同时含有大量的SO2、NOX、CO2等有毒有害气体。然而燃煤发电的方式也将是很长一段时间内主要的电力生产手段，如何促进火电厂在电力生产的同时，更好地发挥节能减排作用，是值得我们深入研究的问题，也是可持续发展理论下的必然选择。
一、火电厂热工自动化发展概况现状
火电厂热工自动化，采用并通过各种自动化仪表和装置(包括计算机系统)对火力发电厂的热力生产过程进行开环的和(或)闭环的监视、控制，使之安全、经济、高效运行的技术。火电厂热工自动化是一套功能高度集成化的系统，主要包括以下内容：第一，数据采集处理信息系统。火电厂数据采集信息系统主要负责收集火电厂机组运行的相关参数及设备状态的检测数据，在收集到火电厂产品的性能指标后，全面筛查，为火电厂机组操作人员提供更加高效的数据信息，从而达到提升火电厂数据采集信息准确性的目的。第二，调节系统。调节系统主要是实现主汽温度调节、炉膛压力调节、汽轮机转速控制、机组协调控制等功能，火电厂自动调节系统也是人工自动化技术的关键核心。第三，火电厂顺序控制系统。这一控制系统是负责所有火电厂辅机和相关设备启停顺序的控制。根据火电厂机组运行的实际状态，实时转换电厂设备的真实启停状态，进而保证机组运行的安全性。
火电厂热工自动化技术的发展主要经历了四个阶段，分别是就地控制、集中控制、计算机控制和分散型控制系统。随着我国自动化技术的不断发展，主控与副控一体化成为了热工自动化系统发展的主要趋势，也加快了火电厂的自动化控制水平，不仅有效降低了火电厂的发电成本，还满足了低碳经济发展需求。未来，热工自动化系统的节能减排技术必定会成为我国火电厂技术创新的主要发展方向。
二、火电厂热工自动化设计的节能减排措施
（一）安全运行是节能减排的基础
节能减排工作实施的基础和前提是保障机组的安全稳定运行。因此，在电厂热工自动化设计中，安全运行是十分重要的。在热工自动化系统机组联锁保护设计中，需要对超驰控制、辅机故障自动减负荷（RB）、前馈控制、联锁保护闭锁功能等设计部分进行充分认真。机组主要保护系统，例如锅炉MFT保护、汽机ETS保护等主要保护应尽量避免单点保护，实现全程冗余配置，提高保护动作可靠性。提高火电厂热工系统电源可靠性配置要求，以适应各种可能出现的恶劣工况，尽量避免或减少故障停机，确保机组长周期运行，实现节能减排。
（二）应用先进控制策略
在选择火电厂热工自动化系统软件时，需要做好全面的调研和评审工作，在此基础上选用更加优秀的控制策略。一是嵌入智能化的控制算法，包括软测量在内的底层智能控制，二是生产数据的广泛收集与高校利用，三是大数据分析优化并直接大闭环的监控。例如过热器出口温度选用神经网络模型的串级预测控制，其调节速度较常规串级控制阶跃响应快两倍，超调量约占常规串级控制阶跃响应的三分之一。大量实践也证实，实现机组自启停（APS）控制、基于精准能量平衡的协调控制、基于深度神经网络的故障预警、基于多参数推理的报警根源分析、基于数据深度挖掘的锅炉燃烧优化、基于锅炉效率的氧量定值优化功能等对改善火电机组热力系统的非线型、大时延、多输入多输出及多重耦合等控制回路调节特性具有十分显著的作用。
（三）采用先进节能减排理念，运用先进节能减排技术。
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火电厂节能减排的实施需要采用先进的节能减排理念，运用先进的节能减排技术。微油点火和等离子点火具有绿色化、能耗小的特点，已大面积应用于我国的火电厂。在机组启动和低负荷状态之下，逐渐提升高等离子点火和微油点火安全性、可靠性，进而减少燃油使用，实现节能减排目标。
在实际工作中，要将脱硫控制与单元机组控制结合，将脱硫控制纳入火电厂DCS控制之下，同样是实现节能减排的关键。脱硫控制需要锅炉控制回路以及保护逻辑设计渗透到烟气排放温度控制、吸收塔温度保护、烟道挡板开闭联锁、脱硫浆液制备与供应、脱硫废水处理、浆液循环、石膏脱水控制中，实现主厂控制系统和脱硫系统的综合控制。
近年来，变频技术已经越来越完善，火电厂热工自动化也越来越多地使用了变频技术。在使用变频控制技术的大型辅机中，需要加强技术规范的编制，在设计中依据辅机运行特点，选用合理的变频器控制法。例如，在火电厂的各类辅机中，风机水泵占据了很大比重，通过变频控制手段对高压电机进行改造，使其采取调速驱动的方式进行工作，能够产生非常大的节能作用；在水循环装置及凝泵中加入变频控制器也具有同样的效果。
（四）开发应用新型节能减排测量仪表
常规的蒸汽管道疏水袋液位都采用液位开关检测。液位开关价格较贵，且易卡涩或泄漏，安装时对应液位设定点误差较大，介质排放难以准确控制。可以采用快速热电偶检测疏水袋中温度，当温度低至管道压力对应蒸汽饱和温度时，说明袋中积水应该疏水，当温度高于对应蒸汽饱和温度时关闭疏水。该方法设备费用省，可靠性高。对于正常运行中常关闭的控制阀，如疏水阀、旁路阀、再循环阀、喷水减温阀等及其相应管道，目前也可采用快速热电偶检测泄漏，但若能装设超声检漏则可更快速报警，采取措施减少工质损失，实现节能减排。
声学锅炉炉膛温度测量方法是近年来发展起来的一项新技术。声学测温方法的基本原理是基于声波在气体介质中的传播速度是该气体组分和绝对温度的函数。在大多数实际情况下，气体组分对声波传播速度的影响较小，且在很小的范围内变化。因此，声波传播速度可以看作气体介质绝对温度的单值函数。声波测温可以连续监测炉膛内烟气温度在时间和空间上的变化，对锅炉燃烧优化控制极为有利。
结束语
随着社会的进步，社会对电力的需求一定会持续增长，而且火电厂是节能减排的主要对象，所以，我们迫切需要加强火电厂节能减排方式的创新与技术的运用，其中热工自动化设计领域的节能减排需求最为关键，也最能体现节能减排成效。迄今为止，保障机组安全稳定运行、 运用先进控制策略、采用先进节能减排技术、开发新型节能减排测量仪表仍是节能减排的主要方向。
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论文作者:沈雪东
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/23
标签：火电厂论文; 节能论文; 热工论文; 机组论文; 技术论文; 疏水论文; 温度论文; 《电力设备》2019年第10期论文;