浅论电厂热工自动化中的节能减排措施

张建瑞

【摘要】节能减排是我国当前的一项基本国策，火力发电厂则是节能减排的重点对象，牵涉到规划、设计、管理、运行、设备优化很多方面，其中仪表和控制系统即热工自动化设计的内容也和其密切相关。本文对火电厂热工自动化的内容以及热工自动化控制的节能减排措施进行了论述分析。

【关键词】火电厂；热工自动化；内容；节能减排

我国电力行业的能源结构以煤炭为主的情况在很长一段时间内不会改变，煤炭是一种不可再生资源，而火电厂燃煤消耗量异常大，长期以往将严重威胁着我国社会的稳定及经济的可持续发展。因此在火力发电仍占主导地位的情况下积极推进火电厂热工自动化节能减排具有重大意义。

一、火电厂热工自动化的内容

随着电力事业的不断发展，发电组机组中的容量也在不断扩增，在火电机组运行中的热工自动化也显的愈来愈重要。因此火电厂热工自动化在设计的时候，要将电力系统中的安全和适用性进行全面的考虑。

火电厂中的各种电力设备长期处在恶劣的条件下运行，然而热工自动化系统能够对这些电力系统进行自动的保护和检测，确保它们能够在高温、高压的条件下安全高效地运行。一旦有系统出现了故障，热工自动化系统可以自动启动报警系统，并且对其进行控制。自动控制的过程中，使用了各种控制理论和信息技术，在电力生产中实现智能化。火电厂热工自动化的主要目的就是降低电力系统的成本、消耗，为经营单位提供高质量、高生产的运营。

（1）火电厂热工自动化中的保护系统，是在电力生产系统运行的过程中使用自动化装置对其进行保护。如果有设备发生故障或者事故，自动状态会立即自动采取措施进行防护，保证系统的安全性。火电厂自动化保护控制系统中，需要设定规范的参数，一旦参数与设定的不符合的时候，自动装置就会自动的将保护自动启动。（2）火电厂热工自动化中的自动检测系统，主要是由模拟量测仪表、图像显示和报警装置等组成的自动检测设备。温度、压力、流量、电压、电流、功率、气体成分和汽水品质这些都热工的参数，可以用火电厂热工自动化中的自动检测来获得，这些数据可以用来对热工自动化机组出现的故障进行分析。火电厂热功化自动检测的装置提供的参数是对装置进行自动调整的依据，也是判断火电厂机组运行状况的参考数据。（3）火电厂热工自动化中的自动控制系统，是保证火电机组中的自动化机组安全正常运行，有效的利用自动调节和控制的措施，可以自动控制机组能够适应外部的环境。在自动化系统中有故障出现的时候，能够针对故障采取相对应的自动保护功能。因此火电厂热工自动化中的自动控制系统的程序设计是很复杂的。（4）火电厂热工自动化中的顺序控制系统，需要根据电力生产设备的实际运行情况来进行决定。顺序控制系统中使用的装置中识别控制流程的功能是必须具备的，这样才能实现自动化顺序控制的逻辑判断能力，对运行中的设备进行连锁的保护。

二、热工自动化控制的节能减排措施

1、提高微油点火与等离子点火的可靠性。微油点火与等离子点火具有环保效益明显、节能燃油等优点，目前已被广泛推广设计到我国火力发电厂。但在低负荷及冷炉点火阶段，煤粉燃烬的延迟极易引起炉膛上部屏过处烟温升高，进而导致高温受热面产生超温风险。但点火不均及飞灰含碳量的沉积都是点火时的不安全因数。点火不均易导致锅炉膨胀不均匀，烟气内飞灰可燃物含量在烟道、空预器等处大面积沉也易引起自燃。基于此，需从两方面进行控制，即点火控制逻辑必须完善优化省煤器灰斗除灰、空预器吹灰、风粉浓度、一次风速、煤灰粒度等的控制设计；尽快研发更先进的飞灰可燃物检测仪表，由此提高实时检测的效果。

2、单元机组控制与脱硫的融合。目前多数火力发电厂皆选用烟气石灰石湿法脱硫，以前脱硫控制系统与主厂房的控制系统为独立的两个系统。两者间必要的交换信号由数量有限的硬接线连接起来，由此完成运行所需的保护与联动。随着火力发电厂污染与耗能问题的加剧，环保要求的提高要求基建项目脱硫与机组同步，同时取消烟气脱硫系统气-气交换器及旁路挡板，由此取消增压风机，此时锅炉控制与脱硫系统烟气通道控制间的联系必然更加紧密，因此把脱硫控制归集到机组DCS控制是火力发电厂节能减排的必然选择。脱硫控制要求锅炉控制回路与保护逻辑设计的内容覆盖到烟气排放温度控制、吸收塔超温保护、烟道挡板开闭及脱硫浆液制备、脱硫废水处理、浆液循环与石膏脱水控制。这就要求在电厂筹建初期就应统筹规划设计，以便达到主厂房的控制系统与脱硫系统一体化控制。

3、编制大型辅机采用变频控制的技术规范。实践证实，若把变频器引入周期性大幅度变化或负荷频繁调节的转动机械领域，其必然表现出极其显著的节能功效。例如某火力发电厂320MW机组，其两台凝结水泵采用一拖二高压变频器调速进行控制，若按全年平均负荷的4/5进行计算，厂用电较原有定速泵下降452.5kW；若按年运行5000h进行计算，全年用电量下降22652kW·h。虽然变频器的节能效果异常显著，但变频器的设备投资费用较高，其中高压变频器尤甚，此外变频器专用房间的设置也应被考虑到位，同时变频器的安装设计阶段应考虑采取相关措施，以防高次谐波干扰到周围信号。由此可见，必须对火力发电厂内某些最适宜采用变频控制的辅机进行可行性分析及推广，其中编制行业性的技术规范十分必要。若辅机的转速调节范围较小或以额定负荷运行，那么此类辅机选用变频器前必须进行相应的经济技术比较分析。针对变频方式的设计，必须综合考虑变频器电压等级的选定及变频器控制方式的选定，其中后者选定的依据包括负载转矩特性、调速范围、负荷变化特点、辅 机类型等。

三、结束语

在科技飞速发展的今天，热工自动化系统也得到了快速发展，逐渐实现了高速化、智能化和透明化。在火电厂中应用热工自动化控制，提高系统运行的稳定性，是实行节能减排的重要途径。

参考文献：

[1]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，2014

[2]趙雪科.热工自动化控制在火电厂的应用探析[J].硅谷，2014

[3]鲁登峰，胡仕红.火电厂热工自动化设计中的节能减排解析[J].通讯世界，2013