热工优化控制在火电厂节能中的应用

张立本

（陕西渭河发电有限公司热工分场，陕西 咸阳 712085）

0 引 言

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[1]。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。

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]。

2 热工控制系统在火电厂节能降耗工作中的作用

2.1 热工控制系统降低锅炉能耗

排烟热损失是影响锅炉效率的重要因素。锅炉的排烟温度和排烟氧量决定了锅炉的热损失。锅炉在燃烧过程中如果燃烧不充分，也会增加煤炭的能耗。影响汽轮机的热力学效率主要是主蒸汽和再热蒸汽的温度和压力，以及汽轮机调门的运行方式造成的回热系统效率、节流损失等[3]。

2.2 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。火电厂机组的送风量影响到风煤比，造成锅炉内空气变化，从而影响锅炉的燃烧效率。只有送风量达到一个最佳值，才能确保锅炉排烟热损失和机械不完全燃烧损失之和的数值最小。所以，通过热工控制系统优化机组负荷和锅炉中的氧量，可提高锅炉燃烧效率。第二，控制磨煤机温度。为了确保锅炉的正常运行，必须限制磨煤机的出口温度。因此，需要在磨煤机出口添加一定比例的冷风，以减少流经空顶器的风量。所以，在确保锅炉安全的前提下，要提高磨煤机的出口温度。通过热工控制系统，可以设定磨煤机出口温度，提高锅炉燃烧效率。磨煤机在运行过程中，如果风粉配比曲线与设计值出现了偏差，那么磨煤机的出口温度一定会发生变化。当送风量低时，排烟温度会升高，这时磨煤机必须按照机组运行实际负荷设计一次风量，通过合理设置参数，有效减少锅炉的排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失，有效降低锅炉能耗。第三，控制主蒸汽压力。机组运行过程中，不同的煤种燃烧效率不同，锅炉燃烧的效率也不同。所以，控制系统需要及时调整机组的运行参数，从而确定滑压参数运行区域内的阀门开度，优化主汽压力和高压调节阀门，确保机组运行的经济性。第四，控制主汽温度。如果主汽温度过高，那么会增加机组的负荷，影响到发电设备的使用寿命，严重时可能出现爆管等现象，影响发电机组的安全性能。所以，需通过自动化控制系统优化机组主汽温度，确保气温处于一个比较稳定的水平，提高机组的运行效率[4]。

3 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）-1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600 MW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600 MW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600 MW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600 MW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0.418 kJ/（kw·h）-1，节能效果明显。

4 结 论

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[5]。

参考文献：

[1] 梁景源.火电厂热工自动控制系统优化策略[J].中国科技投资，2017，（19）：131-132.

[2] 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，（6）：6-9.

[3] 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，（5）：79-81.

[4] 牟晓东，王晓辉.热工优化控制在火电厂节能中的应用效果分析[J].丝路视野，2017，（34）：125-126.

[5] 李德波，曾庭华，廖永进，等.燃煤机组SCR脱硝系统近零排放下热工控制研究与工程实践[J].动力工程学报，2017，（7）：569-576.