电厂生产过程中关键节能控制技术探究

2024-01-26吴超

今日自动化 2023年10期

关键词：能源消耗控制技术电厂

吴超

（国能浙江南浔天然气热电有限公司，浙江湖州 313000）

电厂在生产过程中选择节能控制技术时，应着重分析节能控制技术方案中各项技术所带来的节能效益，着眼于长远，逐步更新原有生产模式，快速应对在以往电厂生产中存在的各项问题，提高节能控制技术的实施效果。

1 电厂生产中常见的能耗

虽然电厂是能源的生产基地，但其自身的能耗也不容忽视。通常电厂的能源消耗主要包括燃料燃烧、燃气利用及水力能源利用等多种形式。

（1）燃料燃烧。煤炭作为主要的燃料来源，其燃烧过程产生的热能被转化为机械能，最终驱动涡轮发电机组。然而，煤炭的燃烧不仅会产生CO2等温室气体，还会释放出大量的废热。这些废热在传输和利用的过程中造成了能源的浪费，增加了电厂的总能耗。

（2）燃气利用。天然气作为一种清洁能源，其燃烧过程产生的废气相对较少，对环境的影响较小。

除以上几种常见的能耗形式外，电厂的运行和维护也需要消耗大量的能源。例如，电厂的照明和空调系统、发电设备的冷却和维修、机械设备的运行等都需要消耗相应的能源，无形中增加了电厂的总能耗。当然，随着科技的不断发展，电厂的能源消耗也在逐步减少。新型的清洁能源技术，如太阳能发电、风力发电等，不仅能够减少对传统能源的依赖，还能够降低电厂的能耗。同时，科技的进步也使得电厂能源的利用效率提高，废热和废气的回收利用成为可能，从而减少了能源的浪费和环境的污染。

2 电厂生产过程中节能控制技术的应用价值

随着人们对环境保护意识的不断增强，节能减排成为一个全球范围内的重要议题。而在电厂的生产过程中，通过应用节能控制技术，不仅可有效降低能源消耗，减少对环境的污染，还可提高电力生产效率，为社会带来诸多经济和环境效益。

（1）电厂生产过程中的节能控制技术可有效降低能源消耗，从而减少能源资源的浪费。传统电厂在发电过程中通常存在能源转化效率较低的问题，大量的热能和燃料能被浪费。然而，通过应用先进的节能控制技术，可实现电力生产过程中能源的高效利用，最大程度地减少能源的损耗。例如，通过优化锅炉的燃烧控制系统，提高燃烧效率，降低燃料消耗，从而实现节能减排的目标。这不仅可以降低电厂运营成本，还能够节约大量的能源资源。

（2）节能控制技术的应用可提高电力生产效率，优化电网运行。在电力生产过程中，能源的转化和传输环节通常存在一定的能量损失。而通过应用节能控制技术，可实现电力生产的精细化控制，提高电网的运行效率。例如，通过智能化监测设备的应用，可实时监控电力的供需状况，实现电网的动态管理，避免电力的过剩或短缺，提高供电质量和稳定性。此外，合理利用可再生能源和储能技术，也可促进电力生产的绿色化和可持续发展。

（3）电厂生产过程中节能控制技术的应用还可以减少环境污染，改善空气质量。传统电厂在燃烧煤炭或石油等化石燃料时，会产生大量的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等大气污染物，严重影响空气质量和人类健康。然而，通过应用先进的节能控制技术，可实现燃烧过程的优化，减少有害气体的排放。例如，采用先进的燃烧控制技术和脱硫脱硝技术，可有效降低烟尘和有害气体的排放浓度，达到环保减排的目标，改善环境质量。

3 电厂生产过程中的关键节能控制技术

3.1 热力自动化技术

热力自动化技术是热电厂生产过程中不可或缺的一项重要技术。其基于先进的控制原理和系统，通过实时监测和调整热力设备运行参数，实现对能源的高效利用和管理。该技术在电厂生产中发挥着重要的作用，不仅提高了生产效率，还大幅度降低了能源消耗，为环境保护和可持续发展做出了贡献。过去生产过程中，由于传统的手动控制方式存在局限性，能源的使用效率通常无法得到最大化的发挥。而随着热力自动化技术的引入，电厂的生产过程变得更加智能化和高效化。热力自动化技术通过实时监测和调整热力设备的运行参数，实现了对能源的有效管理，通过建立完善的监测系统，可实时监测各关键设备的运行状态和能耗情况。同时，利用先进的数据分析和处理技术，可对数据进行准确的统计和分析，找出节能的潜在问题和改进方向。在此基础上，通过自动化调整设备的运行参数，实现能耗的最优化控制，进一步提高能源利用效率。

热力自动化技术还提供了智能化的决策支持系统，帮助电厂管理者做出更加科学和准确的决策。在电厂生产过程中，不同的环境因素和运行条件都会对能源的消耗产生影响。通过建立数学模型和算法，热力自动化技术可对这些因素进行分析和预测，为管理者提供决策参考。例如，在电厂锅炉的运行过程中，热力自动化技术可根据不同的天气条件和负荷需求，在保证供热质量的前提下，合理调整燃料的使用量和燃烧过程，以达到节能减排的目标。另外，热力自动化技术还通过智能化的设备控制系统，提高了电厂的生产效率和安全性。传统的手动控制方式存在操作人员易疲劳、操作精度低等问题，而热力自动化技术可实现对设备的远程控制和集中管理。通过自动化控制系统，可实时监测设备的运行状态和参数变化，及时发现并处理故障问题，提高设备的可靠性和可用性。同时，自动化控制系统还可以根据不同的生产需求和优先级，自动调整设备的运行模式和工作流程，提高生产效率和灵活性。

3.2 机组顺序控制系统

在电厂生产过程中，为提高能源利用效率和节约资源，常会应用节能控制技术中的机组顺序控制系统。其作为智能化控制系统，发挥着不可或缺的作用，既能保障电厂的正常运行，又能最大限度地减少能源的浪费。机组顺序控制系统是一种自动化控制系统，通过对电厂内部的各机组进行精确调度和协调，实现最佳的能源配置和使用。其负责统筹协调和安排电厂内各机组的运行顺序和工作模式。

（1）机组顺序控制系统能够智能化地调度电厂内部的各机组，通过实时监测并分析电厂内部的电力需求和供应情况，能合理安排各机组的开启和关闭时间，确保电力供应的稳定性和可靠性。同时，其还能根据电厂内部的负荷情况，合理地分配不同机组的工作负荷，避免出现某个机组超负荷运行或负荷不足的情况。

（2）机组顺序控制系统能够优化电厂的能源利用效率，例如，对电厂内各机组的运行状态和工作效率进行监测和评估，能判断出哪些机组的工作效果较好，哪些机组存在效率低下的问题。然后根据评估结果，智能地调整各机组的工作模式和参数，以达到最佳的能源利用效率。例如，当电厂内部的负荷较低时，机组顺序控制系统会合理选择使用效率较高的机组，避免使用效率较低的机组，从而减少能源的浪费。

（3）机组顺序控制系统还能够提高电厂运行的稳定性和安全性，其能够对电厂内各机组的运行状态进行实时监测，并及时发现和解决可能存在的故障和问题。例如，当某个机组出现异常情况时，其会立即采取措施，将该机组从运行模式中排除，避免可能的安全事故的发生。同时，其还能够自动进行故障诊断和排除，减少了人为操作的错误和失误，提高了电厂的运行效率和安全性。

3.3 高压变频调速控制技术

该技术通过调整电机的转速，实现了电机的高效率运行，从而在电力生产中大幅降低了能源消耗。其主要利用功率电子器件对电机电源进行调整，从而改变电机的转速，实现对产能的灵活控制。高压变频调速控制技术在电厂节能中的应用，为电厂提供了一种新的节约能源途径。其核心在于利用变频器对电机进行变频控制，使得电机在工作过程中能够根据实际需要进行转速调整。这种调整不仅能够避免电机的过载运行，还能够最大限度地减少能源的浪费。通过合理的调整，电机转速可得到有效控制，避免了传统电机运行过程中的大量能量损耗，从而降低了能源消耗。在电厂生产过程中，高压变频调速控制技术还具有较高的可靠性和稳定性。传统的电机转速调节多依赖于机械变速装置，这种方式通常存在转速调节范围有限、响应速度慢、效率低下等问题。而高压变频调速控制技术则通过电气变速的方式实现转速的调节，具有调整范围广、反应迅速、效率高等优点。这种电气变速方式不仅可实现对电机的精确控制，还能够根据实际需求进行灵活调整，提高了电厂的生产效率和稳定性。

3.4 锅炉节能管理

在如今资源日益稀缺、环境污染日益严重的背景下，锅炉节能管理显得尤为重要。其不仅能够提高能源利用率，减少能源消耗，还能有效降低污染物排放，保护环境。锅炉节能管理的核心在于有效利用燃料能源，在传统的锅炉燃烧过程中，燃料不完全燃烧、烟气温度过高等问题都会导致能源浪费。而通过采用先进的燃烧控制系统，能够实现燃烧过程的优化调控，使燃料充分燃烧，最大限度地释放出燃烧热，减少烟气中的有害物质排放，提高燃料的利用率。锅炉节能管理还包括对热能的合理利用，在锅炉系统中，燃烧产生的热能不仅可用于发电，还可用于供热、蒸汽生产等多环节。通过合理设计锅炉系统，将多余的热能回收利用，可以降低能源消耗，提高能源利用效率。例如，采用余热回收技术，将烟气中的余热传递给水或空气，实现热能的再生利用。此外，还可以利用热泵技术，将低温热能提升至高温，以满足不同用途的需求。

3.5 低温烟气处理系统

低温烟气处理系统旨在通过降低烟气温度来实现烟气的净化和治理。其通过一系列的工艺和设备，将高温的烟气冷却至较低的温度，进而达到净化处理的目的。与传统的处理系统相比，低温烟气处理系统具有诸多优势和创新之处，其能够有效地降低电厂的能耗。在传统处理系统中，需要借助高温脱硝等过程完成烟气净化，不仅需要大量的热能支持，还会产生大量的废热。而低温烟气处理系统则能够通过降温的方式减少能源消耗，从而达到节能的目的，不仅有利于降低生产成本，还可以减少对环境的不良影响，实现可持续发展。电厂的运营环境通常具有复杂的条件和变化的外界因素，传统处理系统难以适应和应对这些变化。而低温烟气处理系统则通过精确的温度控制和灵活的工艺配置，能够在不同的作业条件下保持高效稳定的运行，为电厂的运营和管理提供了更大的灵活性和可靠性，有助于提高生产效率和环境保护水平。此外，低温烟气处理系统还具有较低的运营成本和较长的使用寿命。其采用了较为先进的技术和装置，能够实现更高效的烟气净化效果，减少了所需的投入和维护成本。同时，低温烟气处理系统的设计与制造注重耐久性和可靠性，能够在长时间的运行中保持优异的性能和稳定性，为电厂提供了经济效益和可持续发展的支持。