火电厂节能技术分析及优化控制探析

＊钱 鑫

（青铜峡铝业发电有限责任公司 宁夏 751603）

在当前全球能源紧缺和环境问题日益突出的背景下，火电厂面临着节能减排的压力，通过对火电厂节能技术和优化控制的研究，可以有效提高火电厂的能源利用效率，减少对环境的负面影响。因此，进一步深入研究和应用火电厂节能技术和优化控制是当前和未来的重要课题，这将有助于推动火电厂的可持续发展，促进我国能源结构的优化与转型。

1.火电厂应用节能技术的必要性

随着能源消耗和环境问题的日益凸显，节能技术成为了提高能源利用效率、降低能源消耗、减少废气排放和促进可再生能源利用的关键手段。以下将详细阐述火电厂节能技术的必要性。

首先，火电厂节能技术的应用可以显著提高能源效率。传统火电厂在电力传输和配电过程中存在能源损耗的问题，而通过优化电力传输和配电系统，可以减少能源在输电和配电过程中的损耗[1]。此外，引入先进节能技术，实现对电力设备的精细化管理，可以减少能源的浪费。采用高效的发电设备和热电联供技术，可以提高火电厂的发电效率，减少燃料消耗和二氧化碳排放。因此，火电厂节能技术的应用可以有效提高能源利用率，降低能源消耗。

其次，火电厂节能技术的应用能够促进环境保护。火电厂是重要的环境污染源之一，其排放的废气和废水对环境造成严重影响。通过节能技术的应用，可以减少火电厂的能源消耗，降低燃烧产生的废气排放量。引入先进的污染治理设备，如烟气脱硫、脱硝和除尘设备，可以有效减少火电厂的氮氧化物、二氧化硫和颗粒物排放。火电厂的节能技术还可以促进可再生能源的利用。随着可再生能源如风能、太阳能等的快速发展，火电厂可以通过灵活调整运行模式，将可再生能源的波动性与火电的稳定性相结合，实现电力供应的平稳性和可靠性。这种配合可以更大限度地发挥新能源的作用，推动实现“双碳”目标。

最后，火电厂节能技术的应用还可以带来经济效益。提高能源效率可以降低火电厂的运营成本，减少能源消耗和燃料采购成本。引入智能化设备和先进的控制系统可以提高火电厂的运行稳定性和可靠性，减少故障停机时间，提高发电效率，从而提高经济效益。

2.火电厂应用节能技术现状分析

火电厂作为重要的电力供应单位，其节能技术应用对于提高能源利用效率、降低能源消耗、减少废气排放具有一定作用。目前，火电厂节能技术在不断发展和应用中，取得了一定的成果，但仍面临一些挑战和改进的空间。

（1）机械装置的操作损耗。在火力发电厂的正常运转中，机械的运转不可避免地会产生热能、机械能的损失等，本文归纳了一些比较常见的损失。首先，在机械运转的过程中，不可避免地会出现某种程度的空载或低负载，从而导致电能的损失增大。其次，在机器与机器之间的能量转换过程中，不可避免地会有物理上的损失。最后，机器运行本身会与空气发生摩擦，从而造成能耗损失，特别是当火力发电厂大气中尘埃浓度较高时，能耗损失将大幅增加。

（2）由于火力发电厂的设备不能得到及时的检修和维修，导致了很大的损失。为满足电力供应的需要，火电厂一天24小时不间断的运转，长时间高负荷的运转对各种仪表和设备的要求越来越高。某些火力发电厂中的设备，由于使用时间过长，检修不到位，就会出现出现故障，造成损失[2]。

（3）发光装置的损失。首先，在火力发电厂的日常生产中，需要用到的灯具很多，而灯具的寿命又比较短，灯具在运行中容易发生各种安全事故，灯具的频繁更换会导致更大的电力损失。其次，部分火力发电厂在采购灯具时，未严格遵守灯具的节能标准，致使某些灯具不符合电气系统的节能要求，从而在未来的电力系统运行中，产生更为严重的电能损失。最后，由于火力发电厂没有充分重视灯具的节能技术，缺乏对灯具的开发和研究，造成了部分灯具的节能效果不佳。

（4）铁零件的电磁波损失。电磁场是电力系统的一种物理现象，它对电力系统有很大的影响。在交流电源驱动的交流磁场中，铁制品的核心部件在长期工作中很容易发生新的损耗，这些新的损耗会在磁场中形成大量的热量积聚，引起整个区域或部分区域的温度急剧升高，不但会降低某些铁制品的使用寿命，还会极大地加剧系统内的电损耗。

3.火电厂节能技术优化控制

(1)使用高效电机

高效电机使用是火电厂节能技术优化控制的重要措施之一。传统的火电厂通常使用老旧的电机设备，其效率较低，能耗较高。因此，替换这些低效的电机，并采用高效电机，可以显著提高电机的效率，降低能耗。

高效电机采用了先进的设计和制造技术，具有更高的转换效率和更低的能耗。相比传统电机，高效电机在电能转换过程中减少了能量损失，提高了能源利用效率。这种电机通常采用优化的电磁设计和材料选择，减少了铜损和铁损，提高了电机的工作效率。通过替换老旧低效的电机，火电厂可以在不增加额外投资的情况下，显著降低能耗和运行成本。高效电机的使用还能减少温室气体排放，对环境具有积极的影响。此外，高效电机的运行更加稳定可靠，减少了故障和维修的频率，提高了火电厂的运行效率和可靠性。为了实施高效电机使用，火电厂需要进行电机设备的评估和替换计划。首先，对现有电机设备进行能效评估，确定哪些电机需要替换。然后，选择符合能效标准的高效电机，并进行适当的安装和调试。同时，还需要建立电机运行监测系统，实时监测电机的运行状态和能耗情况，及时发现和解决问题。高效电机的使用是火电厂节能技术优化控制的重要手段。通过替换老旧低效的电机，采用高效电机，可以显著提高电机的效率，降低能耗，降低运行成本，减少环境污染，提高火电厂的运行效率和可靠性[3]。

(2)灯具能量损失的优化控制

首先，建立严格的灯具管理制度。通过建立健全的灯具维护和更换计划，定期检查和保养灯具，及时发现和修复故障，可以延长灯具的寿命，并减少因频繁更换灯具而导致的能量损失。其次，采购符合节能标准的灯具产品。在火力发电厂采购灯具时，应优先选择能效等级高、光效好、功率因数高的节能灯具产品。通过与供应商密切合作，确保采购到符合电气系统节能要求的灯具，降低能量消耗和损失。最后，推动灯具技术的创新与应用。火力发电厂应积极参与灯具技术的研发和推广，引进先进的节能灯具技术。例如，采用LED灯具替代传统照明设备，LED灯具具有高光效、长寿命、低功率等特点，能够显著降低能量消耗，提高照明效果。此外，结合智能控制系统，实现灯具的自动调光、感应开关等功能，根据需要进行精确的能量控制，减少不必要的能源浪费。

(3)能量回收技术

能量回收技术的基本原理是通过捕捉和转化电气系统中产生的废热、废能，将其转化为可再利用的能源。以下是一些常见的能量回收方法：第一，烟气余热回收。火电厂的燃烧过程会产生大量的烟气余热，通过烟气余热回收系统，可以将烟气中的热能转化为蒸汽或热水，用于供暖或发电过程中的其他需要。第二，汽轮机废热回收。火电厂中的汽轮机排放的废热可以通过废热回收系统进行捕捉和利用。废热可以用于加热锅炉进水、发电过程中的预热等，从而提高能源利用效率。能量回收技术的应用可以显著提高火电厂的能源利用效率，从而实现节能效果。烟气余热回收系统的应用可以将烟气中的热能转化为蒸汽或热水，用于供暖或发电过程中的其他需要。这样可以减少对其他能源的依赖，降低能源成本。废热发电技术的应用可以将废热转化为电能，提高火电厂的发电效率。

(4)集控运行技术

集控运行技术是通过集成自动化、信息化和智能化技术，对火电厂进行全面的监测、控制和管理。它基于先进的计算机控制系统和数据采集设备，实现了火电厂各个部门之间的信息共享和协同工作。

集控运行技术在火电厂节能中的具体应用分为以下几方面：第一，燃烧过程优化。集控运行技术可以对火电厂的燃烧过程进行全面监测和优化。通过实时采集和分析燃烧参数，比如燃料配比、风量、炉温等，系统可以自动调整燃烧器的工作状态，实现燃烧过程的最优化。例如，根据不同燃料的特性和质量，系统可以自动调整燃料配比，确保燃烧效率的最大化，减少燃料浪费和环境污染。第二，负荷预测与调整。集控运行技术可以通过采集和分析历史数据，并结合外部环境因素的影响，实现对火电厂负荷的预测和调整。通过预测未来负荷变化趋势，系统可以自动调整发电机组的运行策略和出力，以满足需求的同时最小化能源消耗。例如，在负荷较低的时段，系统可以自动停机或切换至低负荷模式，减少无效运行时间和能源损失。第三，智能化控制。目前，我国火力发电厂中央控制的智能化程度不断提高，将模型分析法运用到火力发电厂的日常管理中，将有助于提高中央控制的智能化程度。随着中央控制向智能化、自动化方向发展，必须将中央控制的优点发挥到最大，并对中央控制在运行过程中出现的各种问题进行有效的解决，为实现火力发电厂中央控制的节能降耗目标奠定坚实的基础。

(5)智能控制技术

应用智能控制技术，可以对设备进行精确控制和调度，以实现最佳运行状态，从而有效减少能耗。

首先，智能控制技术可以实现设备的自动化控制和监测。通过传感器和监测设备的安装，可以实时获取设备的运行状态和能耗情况。基于这些数据，智能控制系统可以自动调整设备的工作参数，以达到最佳的能效表现。例如，当设备负载较低时，智能控制系统可以自动降低设备的运行功率，从而降低能耗。其次，智能控制技术可以实现设备之间的协同工作。通过网络连接和数据交互，各个设备可以实现信息共享和协调操作。例如，在火电厂中，多个电机可能同时运行，而智能控制系统可以通过协同调度，使得各个电机的运行状态相互匹配，避免不必要的能耗浪费。智能控制技术还可以应用于预测和优化控制。通过对历史数据和实时数据的分析，智能控制系统可以预测设备的能耗趋势和运行状况，并做出相应的调整。例如，当系统预测到负载将会增加时，可以提前调整设备的运行参数，以适应未来的负载变化，从而减少能耗。最后，智能控制技术还可以与其他节能技术相结合，实现更高效的能源利用。例如，结合变频调速技术和智能控制技术，可以根据实际负载需求，自动调整电机的运行频率和功率，以提高电机的能效。另外，智能控制技术还可以与照明节能技术相结合，通过智能照明控制系统实现对照明设备的精确控制，减少能耗[4]。

4.结语

火电厂节能技术的应用可以显著降低能耗、减少运行成本，并对环境保护起到积极作用。替换低效电机、能量回收技术、集控运行技术和智能控制技术等措施是有效的节能技术。智能控制技术在节能优化中发挥着关键作用，通过设备自动化控制和监测、设备协同工作、预测和优化控制等手段，实现最佳运行状态，进一步提高节能效果。然而，实施节能技术仍面临一些挑战，如高成本、技术难题等。因此，需要进一步研究和优化控制策略，以实现火电厂节能的可持续发展。