摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火力发电厂建设越来越多。由于目前发电厂对新型能源的使用尚不够完全成熟，因此，我国发电厂最为主要的发电形式依旧是火力发电。而在火力发电厂中，DCS控制系统在火电厂的成功应用，大大提高了电站控制领域的自动化水平。同时为了响应国家节能降耗的号召，对锅炉和汽轮机组的协调控制提出了更高的要求。本文主要针对大型火力发电机组来探讨分析发电厂中，锅炉和汽轮机组协调控制策略的相关组成、及策略分析。
关键词：DCS控制系统；锅炉；汽轮机组；协调控制系统
引言
如今，生活生产用电量陡增，人们对电力质量也更加关注，使得发电厂面临的局势愈来愈紧张。单元机组容量不断扩大，600MW、1000MW的机组逐渐投入到实际应用中来。火力发电是一种重要的发电形式，作为系统中的重要组成部分，锅炉和汽轮机的作用不可代替。由于二者相互独立，运行中存在着一定的差异，为提高效率，充分利用资源，实现高质高效供电，有必要对锅炉和汽轮机加以协调，形成一个完整的系统进行统一控制。
1火电厂发电系统相关概述
在火电厂发电的过程中，整体的能量循环流程包括锅炉、汽轮机以及发电机三大主设备。火电厂进行发电的工作原理，是将消耗的燃料释放出的化学能转化为电能。火力发电中能量循环的过程是朗肯循环。通常在火电厂的生产工作中，会借助给水回热系统以及蒸汽再热系统，提升火力发电的工作效率。火电机组发电的容量不同，选用的热力系统也会有所不同。火电厂锅炉汽轮机系统的机组控制系统一般采用分散控制系统和厂级监控系统的信息化管理。
2协调控制方式
实际中，锅炉和汽轮机是独立运行的，锅炉在调节机组压力、负荷时通常是依靠控制燃料燃烧率实现的，与引风机、磨煤机等辅机性能密切相关，而汽轮机则主要依靠控制调门开度来实现。相比而言，锅炉的调节方式较为缓慢，与当前电厂生产模式不相符，因此，需充分考虑二者之间的差异，引入某些协调信号对锅炉和汽轮机加以调节，使其形成一个完整的系统，并采取合理的控制策略，实现机组对电网负荷的快速响应。常见的协调控制方式有两种：①以炉跟机为基础，即机组压力由锅炉进行控制，而功率则由汽机控制，该方式的优势在于能够快速地响应负荷。此方式与20世纪80年代的直接能量平衡控制系统密不可分。直接能量平衡控制系统有效地推动了汽包锅炉机组协调控制系统的进步，对其稳定性和快速响应都有着积极作用；②以机跟炉为基础，即机组压力由汽机加以控制，而功率则由锅炉控制，该方式的优势在于能够提高控制压力的稳定性。然而，锅炉的燃烧特性本身较慢，导致其响应负荷的速度也比较慢，所以在设计系统时，通常会将机组指令信号以前馈和反馈的形式作用于锅炉控制，以加大前馈量的方式提高锅炉对负荷的响应速度。
3发电厂锅炉与汽轮机组协调控制系统的用途
3.1提升运行质量
对于目前发电事业而言，其中锅炉和汽轮机组的协调控制系统占着极为重要的比重，能够有效保障各机组操作流程有序进行的同时，还能在当锅炉负荷频率发生严重变化的情况使协调控制器系统做出有效的应对反应，从整体层面提升发电厂运行的质量。
3.2协调主控操作系统
该系统负责协调控制方式以及滑压、定压方式的选择确定，主要组成部分有：①功率控制器，接受机组指令控制器发出的负荷指令信号和机组的实发功率信号，控制器的输出给DEH，完成对汽机的控制；②DEH控制器，用于连接DEH系统和协调控制系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆手动按钮或自动按钮可以自行切换，当DEH在本机控制时，DEH控制器处于跟踪状态，T字符出现。当DEH控制器自动时，说明汽机处于自动控制状态；③压力控制器，压力控制器接受滑压控制器发出的压力指令信号和实测的机前压力信号，控制器的输出给燃料控制器，完成对压力的控制；④滑压控制器，压力控制方式主要有滑压和定压两种。在滑压控制方式时，协调控制系统按照系统内设置好的负荷与压力的关系自动设定机前压力，控制锅炉燃烧，汽机控制机组负荷。
3.3有效发挥政策上优势
大多数锅炉行业仍然处在较为被动状态，为了契合节能减排策略、可持续发展策略，促使企业能够突破挑战，迎来发展新机遇。锅炉行业需要众志成城，紧抓行业发展重点，实现产业结构快速调整，锅炉汽轮机在运行过程中，需要特别注意节能问题，积极践行可持续发展目标。构建更加完善的节能减排指标体系，搭建联动发展机制，集合社会力量培养社会群众节能意识，同时有效发挥出企业在节能减排过程中主体作用，相关工作部门则需要加大鼓励工作力度，完善相关管理制度，同时做好企业节能减排工作培训以及企业管理人员综合培训等，逐步提升企业专业化水平。此外，搭建节能技术服务工作体系，为了能够确保锅炉汽轮机运行质量，相关工作部门还需要重视搭建节能技术服务体系，促进锅炉行业更好发展。
3.4稳定气压状态
锅炉中的协调控制系统运行方式主要是转换控制器中的负荷指令，同时转变汽轮机组中的主蒸汽流信号，使该信号作为前馈信号，起到系统前馈信号的相关作用，从而使主气压的偏差值处于限定的幅度范围之内，起到稳定气压状态的作用。
3.5有效应用脱硫工艺与脱碳工艺
锅炉内脱硫工艺直接影响环境维护效果，从目前来看，脱硫成本较高，但是技术稳定性较差，需要加强对脱硫工艺研究。脱硫工艺主要有臭氧氧化处理、碳基材料处理、电子束处理等，例如，碳基材料处理借助碳基材料吸附性提炼硫化物，能够回收烟气内二氧化硫，还突出其环保特性和低能耗特性。为锅炉安装脱硫装置时，需要降低二氧化碳的排放量，有效控制废气内二氧化硫含量，有效解决锅炉设备腐蚀问题，同时降低锅炉中废气排放问题，提升锅炉汽轮机运行的热效率，降低煤炭资源投入量，降低能源损耗与有害气体排放，突出节能环保特性。随着技术发展，需要增加脱硫技术研究，规范市场，落实锅炉汽轮机运行流程及操作规范性，保证烟气的排放效益。此外，二氧化碳排放量与燃料消耗量之间呈正相关，适当降低二氧化碳排放量有利于提升能源的利用价值，同时降低煤炭的消耗。从二氧化碳减排措施角度来看，二氧化碳减排设计改善了锅炉机组运行效率，燃料脱碳工艺能够用含碳量较少或者是无碳燃料来替代传统燃料，最终达到有效控制能源消耗的目的。碳氧燃料电池发电仍然存在着不足，但是同锅炉汽轮机结合仍然存在着技术难度，仍然需要不断探索。
结语
综上所述，在发电厂中，锅炉和汽轮机组的协调控制系统的主要作用是使锅炉和汽轮机组在运作过程中能够根据相应指令完成相应操作，从而达到保障整个运作系统的安全性和稳定性，同时提高电厂运行水平和节能降耗的目的，发电厂中锅炉和汽轮机组的协调控制系统对于整个系统的有效运作有着巨大的优势，可以有效提高各大发电厂的经济效益，节约发电厂的运作成本以及保障整个操作系统的顺利运行。因此，坚持落实协调控制系统的有效运用，使保证发电事业能够在科技技术快速发展的当今时代得以持续高效、安全稳定运行的必然措施。
参考文献
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论文作者:苏行
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/6