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摘要：通过热工优化控制系统，可以提高燃煤效率和发电机组的发电效率，降低发电机耗煤量。随着科学技术的进步，计算机技术、控制技术、信息技术等先进技术和设备广泛应用于电力系统，极大地促进了电力系统向自动化、智能化方向发展。将现代化技术手段应用于火电厂运行和管理过程，极大地提高了电厂发电效率和发电质量，从而更好地实现了火电厂节能减排的目标。
关键词：热工优化控制；火电厂；节能减排
引言
随着世界性能源危机的爆发和生态环境的恶化，节能环保技术逐渐受到世界各国的重视。火电厂作为高耗能、高排放的产业，实行节能减排、转变经济增长方式，是火电厂实现可持续发展的要求。将热工优化控制技术应用于火电厂节能工作，可以降低火电厂发电能耗，达到节能减排的目的。因此，简单概述热工控制系统及其在火电厂节能中的作用，并结合实际工程，分析热工优化控制系统在火电厂节能中的应用效果，以期对我国火电厂的节能减排提供参考。
1、热工优化控制概述
我国火电厂的生产运行对煤炭的消耗非常大，但是发电率不高，仅相当于国外发达国家六七十年代的发电水平。影响我国火电厂能耗的主要因素有发电机组的负荷率、火电厂锅炉的效率、机组补水率、主汽压力、主汽温度等。所以，必须采取合理措施，有效控制这些参数。过去，火电厂大部分采用分散控制系统控制火电厂的生产。随着我国电力事业的进步和发展，传统的分散控制系统已经无法满足当下火电厂节能减排的要求。计算机、信息技术、控制技术等技术的发展，使火电厂控制系统逐渐向自动化系统方向转变。热工自动控制系统是根据热力学的定律，合理控制火电厂发电过程的温度、压力等参数，从而达到节能减排的作用。
2、火电厂能耗影响因素
2.1锅炉方面
在火力发电厂中，造成能源消耗的主要原因是锅炉的燃烧率较低。火力发电厂发电过程中，锅炉设备是发电厂最消耗能量的部分。在锅炉设备进行煤炭燃烧的过程中，常常存在能量损失情况，这与锅炉设备中漏风、漏粉等有着直接关系。造成锅炉设备泄露的原因主要有以下几个方面。第一，锅炉设备中应该进行彻底燃烧的气体与固体没有进行充分燃烧。第二，锅炉设备运行过程中产生了热损失。第三，在对锅炉设备进行烟尘等排除的过程中造成了热损失。以上三点是造成锅炉设备能量损失的主要因素。在锅炉设备运行过程中，只有保障锅炉的内部能够进行稳定燃烧，才能使蒸汽参数趋于稳定，才能保障火电厂机组的正常运转。
2.2汽轮发电机方面
火力发电厂运行过程中，能耗问题会受到机侧摩擦、蒸汽泄漏等多方面因素的影响。例如，在汽轮机中，喷嘴与叶片在运行过程中会产生一定程度的摩擦，导致叶片的顶部发生漏气等现象，最终导致汽轮机在转换热能的过程中，蒸汽并不能完全转化为动能。在火力发电厂中，汽轮机的进油量多是有其调节阀门进行控制。在汽轮机正常运行过程中，由于调节阀门在特定范围内产生的节流损失始终存在，尤其汽轮机在低负荷情况下，调节气门的开启次数变小将导致产生的损失变大，甚至会超出一定的定压运行参数，导致火力发电厂在运行过程中能量消耗变大。
3、热工控制系统在火电厂节能降耗工作中的作用
3.1热工控制系统降低锅炉能耗
在锅炉效率影响因素中，最重要的因素是排烟热损失。如果在锅炉运行中运用热工控制系统，那么将很大程度地控制锅炉的排烟温度和排气量，避免锅炉产生热损失现象。此外，在汽轮机设备中运用热工控制系统，从而调整汽轮机调门运行方式，能够有效避免汽轮机回热系统产生故障而造成节流损失等情况。可见，热工控制系统的使用，很大程度上降低了火力发电厂的能耗，有利于火电厂可持续发展目标的达成。
3.2热工控制系统在火电厂机组节能减排中的作用
热工优化控制系统在火电厂机组节能减排中的作用主要体现在以下几个方面。第一，送风控制。在火电厂中，电厂机组的送风量直接影响风煤比，从而造成火电厂的锅炉内部产生空气变化，影响锅炉燃烧的效率。只有火电厂机组的送风量能够达到一个最佳值，才能确保火电厂锅炉的热损失值降到最低。因此，在火电厂运行过程中，通过热工控制系统可以控制机组与锅炉中的氧量，提高锅炉整体的燃烧效率，提升火力发电厂的整体运行效率。第二，控制磨煤机温度。为了火力发电厂中的锅炉正常运行，必须限制磨煤机的出口温度。因此，在磨煤机运行过程中，一定要添加一定比例的冷风。只有这样，才能减少空气预热器的风量。因此，在保证锅炉能够正常运行的情况下，要有效控制磨煤机的出口温度[2]。在磨煤机运行过程中，如果送风量变低，那么磨煤机的排烟温度将升高，这时磨煤机一定要在实际负荷下设计风量，然后通过合理的设置参数减少锅炉的热损失、机械不完全燃烧的损失等，最后有效降低锅炉中的能耗。第三，控制主蒸汽压力。火力发电厂的机组在运行过程中，由于不同煤种之间的燃烧效率不同，锅炉的燃烧效率也不尽相同。所以，控制系统需要根据机组的情况及时调整参数，确定阀门的开度，最终优化主汽压力，保障火力发电厂机组运行具有经济性。第四，控制主汽温度。在火电厂的机组运行过程中，如果主汽温度过高，那么很大程度上将会增加机组负荷，影响机组的使用寿命，严重时甚至产生爆管现象，从而影响机组的整体安全性能。通过热工优化控制系统优化主汽温度，可使温度趋于稳定，大幅提升机组的运行效率。
4、热工优化控制在火电厂节能中的应用效果
根据当前我国大部分机组的情况进行分析计算，发现当主蒸汽温度降低1℃时，汽轮机组的消耗量将提高0.032%，也就是2.5 kJ（kw?h）热量。研究表明，发电机组的容量越大，主蒸汽温度对汽轮机的耗能也越大。所以，为了降低汽轮机的消耗，需要提高主蒸汽温度和再热蒸汽温度控制的精度，减少机组能耗。为了更好地得到优化控制效果，对投入运行一年的600MW火电厂发电机组各个参数进行对比，同时分析机组经济性，以及主、再热蒸汽温度变化对机组经济平均指标的影响，得出如表1、表2所示的结果。
表1 某600MW火电厂机组气温优化前后一年平均值温度变化及对机组经济性能的影响
表2 某600MW火电厂发电机组主、再热蒸汽温度变化对机组平均经济性能指标的影响
由表1、表2可以看出，通过热工优化控制系统优化600MW机组主、再热蒸汽温度后，机组能耗降低了0.14%，发电机组效率提高了0.141%，发电耗煤量降低了0.418g/（kw?h），节能效果明显。
结束语
我国70%以上的电能都是由火电厂提供的，但火电厂发电过程中需要耗费大量的煤炭资源，而煤炭燃烧过程中会产生大量的二氧化碳和二氧化硫，对环境造成了严重污染，也是造成温室效应的主要根源。为了保护人类共同的环境，国家提出要转型升级经济，调整产业结构，大力发展低碳经济。火电厂作为高能耗产业，长期在生产过程中大量消耗煤炭，排放大量的二氧化碳。因此，提高火电厂发电效率，降低能耗，迫在眉睫，对促进我国火电厂可持续发展也具有重要意义。
参考文献
[1]黄前飞.热工优化控制在火电厂节能中的应用效果分析[J].现代制造技术与装备，2017（05）：79+81.
[2]陆健婷.热工优化控制在火电厂节能中的应用效果研究[J].城市建设理论研究（电子版），2016（34）：20-21.
[3]张秋生.热工优化控制在火电厂节能中的应用效果研究[J].中国电力，2016，49（06）：6-9.
[4]陈忠平.热工自动控制在火电厂节能减排中的作用分析[J].产业与科技论坛，2016，20（5）：57-58.
论文作者:郝华彬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/10
标签：火电厂论文; 机组论文; 锅炉论文; 热工论文; 节能论文; 控制系统论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;