热工自动控制系统在火电机组节能降耗中的应用

杨虹

【摘 要】热工自动控制系统是火电厂一个非常重要的角色，尤其是在节能降耗方面发挥着积极的作用。文章结合目前我国火电厂热工自动控制系统在节能降耗中应用的实际情况， 对自动控制系统对煤耗的影响进行了分析。

【关键词】 热工控制  供电煤耗  自动控制系统  节能降耗

现在，能源危机制约着我国经济的快速发展，因此充分开展节能降耗工作，减少环境污染，对火电厂提高经济效益，促进企业在未来的市场竞争中站稳脚跟具有重要的意义。供电煤耗能够反映火电厂节能降耗成效， 它一般受多种因素影响，例如锅炉、汽轮机及其附属设备和系统的各类能耗指标等，热工自动控制有助于火电厂节能降耗，为电厂创造巨大效益。

1 影响机组的煤耗因素分析

供电煤耗受机组负荷率、主汽压力、主汽温度等多种因素影响，其中煤的变化和发电机负荷率的高低对供电煤耗的影响是最重要的。如果对这些参数进行精确测量并加以控制，可以有效降低机组煤耗。目前我国高度重视火力发电厂自动控制系统，但对于如何使热工自动控制系统在节能降耗方面发挥重要作用仍需进一步深入研究。火电机组的能耗指标体系主要包含三种能耗指标：锅炉、汽轮机组以及系统内其他各类的能耗指标，下面对其进行详细分析。

1.1 锅炉能耗指标分析

锅炉的效率视作其能耗指标，主要反映锅炉的实际能耗，是评价锅炉运行经济性的重要指标。影响锅炉效率的关键因素有： 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、散热损失等。影响锅炉效率的主要指标参数有排气温度，飞灰含碳质量分数，烟气含氧量等。其中，排烟温度和排烟氧含量是影响排烟热损失的重要参数，燃料性质、氧质量分数、一次风速、二次风速是影响化学不完全燃烧的主要参数，飞灰可燃物是影响机械不完全热损失的重要参数。

1.2 汽轮机组能耗指标分析

汽轮发电机组的能耗指标主要指汽轮机效率（热耗率）。影响汽轮机效率的主要是热端效率、冷端效率、通流效率、回热效率等。主要影响指标有主汽参数、再热汽参数、缸效率、回热加热系统参数等。其中，高、中、低压缸效率主要影响汽轮机本体效率，各加热器参数直接影响循环效率，汽机冷端状态会对运行效率产生较大影响，而锅炉主（再）热蒸汽、过（再）热蒸汽减温水流量的控制对机组经济运行会产生重要影响。

1.3 厂用电指标分析

机组厂用电指标主要是指厂用电率，影响厂用电率的主要辅机指标有吸风机、送风机、一次风机、磨煤机、脱硫增压风机、脱硫循环泵、二次风机、流化风机、冷渣风机、循环水泵、（空冷机组）冷却风机、给水泵、凝结水泵、凝结水升压泵等的耗电率。

2 自动控制对机组煤耗的影响分析

2.1 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。供给的空气量太大或太小，将导致煤耗增加，所以自动控制系统要优化负荷与氧量对应的设定值弧线。在机组实际运行过程中，应参考负荷、煤量、氧质量分数来调节送风量的大小，定期检查以确定、优化负荷和氧的质量分数曲线，根据优化后的曲线对氧质量分数进行控制，保证送风量在最佳值附近。

（2）对冷一次风量进行自动控制。大多数中国的火电机组在运行时，制粉系统需要输入冷空气以保证磨煤机出口维持一定的温度，但后果是通过空气预热器的风量小于设计值，排气温度升高。因此要依据自动控制系统制定出的与给煤量匹配合理的总风量曲线控制冷风量。

（3）对磨煤机出口温度进行自动控制。由于安全操作的需要，磨煤机出口废气温度通常是有限值范围的，如储煤型不超过70℃，烟煤时直吹式不超过80℃等。在锅炉设计时，热风温度主要依据锅炉的燃烧需求设计，因此温度通常较高，为了控制磨煤机出口温度，必然要掺入冷风，引起排气温度升高，并且磨煤机出口温度越低需要掺入的冷风越多。所以我们需要在合理的范围内使用磨煤机出口温度自动控制系统。

（4）对一次风率进行自动控制。磨煤机入口冷热风门控制存在耦合关系，且磨煤机温度控制对象存在大滞后性，在控制过程中，磨煤机实际运行的风煤配比曲线与设计存在差异，影响了燃烧效率，同时也增加了污染物的排放。

通过以上自动的投入，参数的合理设置，可以极大地减少锅炉的排烟热损失、化学不完全燃烧热损失等，有助减低锅炉能耗。

2.2 自动控制对汽轮机运行的煤耗影响分析

（1）主汽压力自动对机组煤耗影响分析。在实际工作中，负荷低，质量差，会使主蒸汽压力波动较大，不利于自动滑压运行的投入，也对机组负荷能力有影响。机组采用滑压运行时，虽然在一定程度上有利于节约能源，但主蒸汽压力滑动压力设定值小于理论值，因此，为了提高机组的经济效益，应对滑压运行方式下的协调控制策略和参数的进行精细的控制，从而有效降低供电煤耗。

（2）汽温自动对机组煤耗影响分析。机组运行的经济性和安全性直接受主蒸汽温度的影响，而主汽温度又受负荷和煤质的影响。负荷低、煤质差会造成主汽温度在较大范围波动，这将会严重影响单元机组的经济性、安全性。在实际工作中，汽温自动控制策略应根据机组锅炉的燃烧特性进行设计，通过自动控制策略对控制参数的优化来提高汽温自动调节的品质。以600MW超临界机组为例，在一定范围内的主蒸汽温度平均每提高4℃蒸汽温度稳定后，煤的消耗可降低0.4g/（kW.h） 左右。

3 提高与节能指标计算相关的热控主要参数准确性的意义

数据的准确性和可对比性是实现良好热工自动控制的基础， 电厂的热工专业人员在节能降耗的基础上，对排烟温度、含氧量分数、主汽参数等热控主要参数进行准确的测量， 这有助于热工自动控制系统节能降耗。

4 结语

随着新技术的发展和应用，技术人员必须转变传统的思维，从节能减排的角度为火电厂热控专业重新定位，使热工自动控制在电厂的节能降耗方面发挥更重要的作用。

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