热工自动控制在火电厂节能减排中的作用.docx

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1、热工自动控制在火电厂节能减排中的作用刘延文（烟台龙源电力技术股份有限公司，山东烟台264006）0引言随着国民经济的发展，能源问题逐渐凸显，节能减排的重要性越来越 突出。火电厂的节能减排工作迫在眉睫，通过机组的DEH （Digital Electro-Hydraulic control system,汽轮机电液控制）系统阀门控 制方式的优化、自动气温系统的升级和电厂煤量计量方式的优化等方 面对火电厂节能减排提出改进思路。水位调节、主要热工参数节能指 标计算精度及辅助逆变器控制、脱硫脱硝动态调整因素等对煤耗单元 的影响较大，也会对火电厂的耗煤量产生影响，通过优化控制参数和 精确测量，降低火电厂耗

2、煤量，为环境生态保护贡献力量。1火电厂热工自动控制系统的组成1分散控制系统分散控制系统又称DCS （Distributed Control System）系统，是热 力自动控制系统的重要组成部分之一：控制系统的功能是分散的, 通过分散控制系统的功能，分散整个系统的风险因素；受控生产设 备是分散的，为了避免生产设备的过度集中而在空间上分散布置的。 通过该系统的应用，以控制室计算机为基础，构建了集操作于一体的 分散控制与管理系统。在分布式控制系统中，应用了多种先进技术, 主要包括通信技术、控制技术和微机技术等。随着各种先进技术的应 用，分散控制系统具有运行管理、过程控制、生产管理和控制管理等 功能

3、，各功能既相互关联又相互独立。1.2 辅助控制系统在热工自动控制中，辅助控制系统也是重要的组成部分之一，保证机 组能够始终在正常工况下运行，进而提高机组运行的稳定性和安全性。 辅助控制系统由多个系统组成，不同的系统具有不同的辅助功能，主 要包括输送系统、凝结水精处理系统、除渣除灰系统、循环水处理系 统和工业废水处理系统，可以确保机组的正常运行。自动化辅助系统 减少了劳动量，降低了员工的工作压力，体现了自动化技术的优势， 有效降低火电厂的生产成本，提高了火电厂的运行效率和经济效益。1.3 自动控制系统自动控制系统实时监测外部环境的变化，根据变化及时调整发电机组 的运行参数。例如，调整机组的蒸汽流

4、量，尽量减少外部环境对机组 运行的影响，确保机组稳定运行。自动控制系统具有数字通信和交流 采样功能，还可以集成其他管理系统，如SIS （ Supervisory Information System,厂级监控信息系统）和 MIS （ Management Information System,管理信息系统），大大提高火电厂运行的自动 化水平，实现火电厂运行的自动控制，有利于提高火电厂的运行质量 和运行效率。1.4 自动保护系统自动保护系统的可以有效保护机组运行的安全，降低安全事故的发生 概率。自动保护系统可监控机组的运行状态，一旦热力参数异常或机 组工作状态异常，自动保护系统可自动切断设备电源

5、，强制机组停机, 避免机组发生安全事故，最大限度地降低风险因素，提高机组运行的 安全系数。自动保护系统按保护形式可分为汽轮机自动保护系统、锅 炉自动保护系统和辅助设备自动保护系统：汽轮机自动保护系统的主 要功能是超速保护和低油压保护，锅炉自动保护系统的功能主要体现 在汽包水位保护和炉膛灭火，辅助设备自动保护系统的功能主要体现 在对相关辅助设备的保护上。2影响机组煤耗的因素分析锅炉能耗指标分析锅炉能耗的关键指标是锅炉效率，废热损失、不完全燃烧损失和散热 损失是影响锅炉效率的重要因素。锅炉效率受到影响后，锅炉能耗指 标参数会发生变化，包括排气温度、含碳量、飞灰含氧量、漏风率等。2.1 汽轮机能耗指

6、标分析汽轮机效率是汽轮机最重要的能耗指标，热端效率、冷端效率、流动 效率和热回收效率是影响汽轮机效率的主要因素。汽轮机能耗指标还 包括蒸汽参数、汽缸效率、真空度、再热系统等。如果汽轮机机组采用的煤质量较差，汽轮机会承受更大的压力波动, 这将直接导致汽轮机的承载能力，致使机组滑压，而汽轮机在滑压状 态下运行，需要将主蒸汽压力设置为小于理论滑压的值，虽然对汽轮 机的机组性能影响不大，但会导致耗煤量的增加。采用热控系统可以有效调节汽轮机机组运行压力状态，达到节能减排 的作用。以660MW机组为例，当机组所用主蒸汽压力变化大于1 MPa 时，煤耗变化0.33 g (/kW-h)。此时可通过自动热控自动

7、调整主汽 压力，并可根据机组实际运行情况不断修改和调整主汽压力。可以通 过控制汽轮机的阀开度，降低电煤消耗。2.2 发电厂用电指标分析发电厂运行系统中，耗电量大的传统环节集中在给水泵、凝结水泵、 脱硫循环泵等机械设备；发电工艺流程经过优化提升后，目前发电机 组主要耗能环节集中在送风机、引风机与磨煤机等设备。发电厂运行 系统的电力消耗水平直接决定发电厂的用电指标，间接影响煤炭消耗 数量。3自动控制对机组煤耗的影响分析一般认为，降低机组煤耗主要基于锅炉和蒸汽机的控制，而热控制在 节能减排中的作用往往被忽视。事实上，通过优化控制和精确测量参 数，热控制有助于节能减排。机组热控制对机组运行煤耗有很大的

8、影 响，如DEH系统的阀门控制方式，蒸汽压力和滑动压力自动运行， 蒸汽温度自动系统，电厂煤、热水水位控制，主要参数辅助变频控制， 节能指标计算精度，脱硫脱硝系统参数调整，等。3. 1 DEH系统阀门控制方式对机组煤耗的影响根据实际经验和资料，DEH系统的阀门控制方式对于机组耗煤量有一 定影响，如果根据阀门流量曲线对阀门开启顺序进行优化，可以降低 机组耗煤量。为此首先对阀门控制方式和阀门流量的关系进行试验, 总结阀门流量特性，然后根据试验结果改善控制单元，计算出实际的 汽轮机阀流动特性，合理修改阀的流动特性和功能。为了降低供电煤 耗，通过优化阀门开启顺序和阀门流量曲线，可以使阀门流量更接近 实际

9、负荷，优化控制单元，减少节流损失，提高负荷控制精度。对汽轮机顺序阀不同调节方式对应的不同流量进行测试，得出准确结 论，总结顺序阀的流量特性。根据阀的流量特性，试验阀门配气方式 经过优化后可以在低负荷的情况下降低煤耗35 g (/kW-h)o只有 阀门的流量与反映机组的负荷需求基本相符的情况下才能有效控制 煤耗，当优化阀门流量特性时，可以通过改变阀门开启顺序来得出阀 门流量曲线。此时阀门采用热自动控制，实现阀门的自动控制。阀门的开启顺序可根据机组的需要进行调整。(1)优化和改善电流控制模式，使用热自动控制技术来调整汽轮机 阀的开放顺序，测试阀门的流动特性，记录流量特性数据。计算实际 的阀门流量特

10、性值，根据DEH系统配置设计阀门流量特性功能，调 整流量特性功能参数，保证机组负荷控制的准确性，提高机组节能效 果。(2)调整机组控制阀，改变汽机部件的具体模式，优化阀门的流量 特性。先打开该阀的2个调节阀，然后继续打开另外2个调节阀， 以保证轴系的热平衡。阀门的流量特性参数计算后，找到最优参数减 少煤炭消耗。通过阀门的控制单元，热电厂可在更高的经济效益前提下确保安全性 和可靠性。3.2 汽温对机组煤耗的影响机组运行负荷虽然较低，但煤质变化也会引起主汽温波动较大，如果 主汽温过高，会影响机组的安全运行和节能减排计划。以660 MW机 组为例，当主汽温变化大于10 时，机组额外消耗1.05g(/

11、kW-h)； 再热汽温继续上升10 C,煤耗继续上升0.8 g (/kW-h)。如果采用 自动热控技术，可根据锅炉的燃烧特性自动控制汽温，并可不断调整 汽温参数。当主汽温稳定时，可逐步提高主汽温设定值，660 MW机 组主汽温每变化4 ,可有效降低煤炭消耗0.4 g (/kW h)o但在 实际运行当中，再热蒸汽的温度一直难以调节，主要原因是燃烧器难 以自动调节。660 MW超超临界机组对自动供水进行了优化，使中间 点温度稳定，主汽温度稳定，实现了节能。当中间点温度变化1 时，主蒸汽温度变化510 ；主汽温每10 变化一次，会影响 1.05 g (/kW h)机组的煤耗。3.3 电厂入炉煤计量对

12、机组煤耗的影响炉煤计量数据采集的准确性会影响机组煤耗量的计算。为了节约成本, 很多电厂都不安装炉煤计量装置和校准装置，大多采用链码电子皮带 秤进行计量和校准。皮带秤的精度受安装水平度、皮带角度等因素的 影响，很难跟踪测量偏差。定期与轨道衡进行比对，偏差可控制在 1%以内，一些工厂可以将偏差限制在0.5%以下。3.4 辅机变频改造对供电煤耗的影响采用辅机变频手段优化运行设备，可以降低供电耗煤量，例如一次风 机、凝结水泵、引风机等高压辅助设备改造可节电近30%。通过修改 和优化辅助控制设备可显著节约用电，如对低压辅机及周边设备的优 化改造。3.5 热工主要参数对煤耗的影响数据的准确性对于能耗计算结

13、果的精确度有很大影响，要确保采集数 据的准确性。在机组日常运营中，工作人员需要对与锅炉效率相关的 组件进行维护，从节能减排的角度出发，对锅炉效率的主要热力参数 和节能指标进行校核、维护，以确保机组负荷、主蒸汽压力、主蒸汽 温度等数据测量的精准性。4结语运行机组节能减排是火电厂节能减排的首要任务，火电厂的节能减排 不仅是降低锅炉和汽轮机的能耗，需要优化DEH系统的阀门控制方式, 实现蒸汽压力和滑动压力的自动控制，自动调节和自动调节蒸汽温度、 脱硫脱硝系统，准确测量煤质。因此主要热力参数和节能指标的计算， 有助于火力发电厂的节能减排。火电厂在发电的过程中消耗大量的煤炭资源并释放废气，火电厂的运 行控制需要热工自动化更新锅炉运行过程，提高机组的运行技术水平。 在建立一个完整的阀门控制系统的情况下，减少人为因素造成的高能 源消耗，不仅能保证火力发电厂的正常生产，而且促进火电厂的能源 消耗的控制，达到节能减排的效果，使火电厂适应市场发展的新形势。