火电厂热工自动化设计中的节能减排
发表时间：2017-12-07T19:10:25.983Z 来源：《电力设备》2017年第22期作者：付秋实[导读] 摘要：随着经济社会的快速发展以及对电能需求不断的增加，火电厂在我国的建设规模不断的扩大，其火电厂的热工控制要求也随之增高。
（大唐长春第三热电厂吉林省长春市 130103）摘要：随着经济社会的快速发展以及对电能需求不断的增加，火电厂在我国的建设规模不断的扩大，其火电厂的热工控制要求也随之增高。
关键词：火电厂；热工自动化设计；节能减排引言
节能减排是我国基本国策，而火电厂则是开展节能减排工作的主要对象之一，不仅涉及到生产，还与规划、设计、管理等息息相关，其中热工自动化设计，即为仪表与控制系统等内容也和节能减排有着密切的关联，可作为实现节能减排目标的着手点与突破口。 1火电厂热工自动化概述火电厂热工自动化是指借助各类现代化自动仪表及装置（囊括计算机系统）等对火电厂发电全过程实施开环或闭环的全面监视与控制，从而确保火电厂发电过程的安全、经济、持续开展的一项技术。确保所有热工自动化设备运行的安全和持续，不仅能使得火电厂发电机组的经济效益获得显著提升，还能有效改善生产作业环境和工人劳动条件，使得作业人员工作强度大幅降低。近些年，随着中国电力事
业的不断发展，发电机组容量不断增加的同时，火电厂热工自动化程度日益提升，热工自动化设备及系统在火电机组运行管理中的作用愈发凸显，这也要求在火电厂热工自动化系统的设计中应严格遵循“安全稳定、经济适用、符合国情”的基本原则，充分结合发电机组自身特点，从而满足机组的不同运行需求。 2火电厂热工自动化设计中的节能减排 2.1保证系统运行经济合理性 2.1.1采用优化软件
随着科学技术的发展，诞生了很多的技术软件，还需要进行研究和评审。研究发现，对过热器的温度使用人工神经网络进行预测控制后，实际响应速度提高了近2倍，且超调量却只有传统控制方式的30%。通过对先进实用、合理有效的优化软件的应用，如模糊算法和人工神经网络等，可起到改善热力系统控制回路的工作特性，而针对传统PID控制实施有效的改造，还可达到大幅提升机组运行经济合理性的目的，其所具有的效益主要体现在提升效率、降低能耗和控制污染等方面。
2.1.2建立知识库
成套的MIS系统，在火电厂已经得到了广泛的普及，它借助SIS对发电机组实际运行信息进行采集，可营造良好的信号交流条件。在实际工作中，可由发电行业对相同类型发电机组的运行经验数据进行采集，并建立专门的知识库。知识库成型后，用户可提取主题词与部分特征参数，对相同类型发电机组存在的性能问题进行检索，以便尽快采取措施处理。各个电厂也可以根据这一专家知识库建立各自的专家经验系统，为发电机组运行提供指导。
2.2实现燃料管理智能化
火电厂燃料过程管理主要包括了这几个组成部分：燃料运输、称重计量、监督采样、化验分析和报表计算。其中，在燃料运输管理中，由于运输路线较长，所以在传统模式下很难进行有效监督；在称重计量管理中，容易发生不完全上磅、互换车牌与重复称重等问题；在监督采样管理中，大多由人工选择采样点和采样次数，工作量大且缺乏针对性；在化验分析的数字编码过程中，借助传统管理模式无法对供应商信息进行有效隔离；报表计算同样采用人工，不仅过程十分复杂，而且容易出错。由此可见，实现智能化燃料管理，改进传统管理模式已经是势在必行。相比传统燃料管理系统，燃料智能化系统是多种先进技术的综合应用，如物联网技术、自动控制技术和信息管理技术等。此外，它还是自动化与智能化结合的示范项目，可以将现场的不同环节整合成一个具有自动、高效和可靠等特征的智能系统，从而完成对不同环节的人员和设备进行管理。以燃料智能化系统的燃料智能监控中心为例，它能对燃料进厂、燃料称重计量、堆放保管、采样及管理、化验等进行实时管控，以集中的模式对各业务环节设备进行调控，并与视频图像监视为辅助手段，实现燃料无人值守智能化、流程化和自动化作业管理。
2.3提升各类节能减排技术的可靠性 2.
3.1点火安全性
等离子与微油点火凭借其显著的环保效益得到了广泛的应用。但在低负荷条件或冷炉点火过程中，因煤粉无法快速燃烬，致使炉膛烟温快速上升，带来高温和超温隐患。此外，如果点火偏向于一侧，还会造成锅炉内受热膨胀不均匀等问题。对于以上问题，一方面需要在设计过程中着重强化对于风速、风粉及煤粉的控制；另一方面需加大力度研发更为安全、可靠的危险物检测装置，以切实满足检测方面的需求。
2.3.2联合脱硫与单元机组控制
烟气石灰石湿法是目前火力发电厂经常用到的脱硫方法，配以独立控制单元，虽然其硬件与DCS可在一定情况下保持一致，但并不会影响系统的保护与联动功能。伴随环保要求日益严格，现阶段已提出了基建工程脱硫需要与发电机组实现同步投产的要求，而且还要求逐步取消传统的GGH系统，以降低安装增压风机方面的投入。基于此，对脱硫系统而言，其通道控制与锅炉控制必将形成一个整体，在发电机组DCS当中融入脱硫控制已是必然趋势。引风机与增压风机合二为一，此后引风机的功率将明显增大，严重影响电气设备方面的造价，对此应密切关注改用汽动驱动式风机的可行性。除此之外，还需注重GGH系统在改用水-气交换模式之后的控制方法改变。
2.3.3准确获取主蒸汽流量
当前大容量发电机组主要使用间接换算法测量主蒸汽流量，这一计算方法起源于汽轮机基础理论包含的典型FLUGEL公式。具体计算时，仅需对可能限制到公式应用条件的因素，诸如对外供汽与再热器喷水等进行有效修正，就可以起到保证计算精度的作用，即可满足发电机组实际运行状态监视、机组性能监测及运行过程控制等方面的需要。
2.3.4大型辅机变频控制
在具有负荷频繁调节与周期性大幅度变化特征的机械中合理应用变频器，能起到十分显著的节能减排作用，所以变频控制技术也逐渐被火力发电厂采纳。现以装机容量为320MW的火力发电厂为例，对变频控制应用的节能减排效果进行分析。该电厂凝结水泵在应用“一拖二”高压变频器进行调速控制以后，相比改造前的定速泵，年均负荷按80%计算，电厂总用电量降低了452.5kW，如果每年机组共运行
5000h，则全年可节电近23000kW•h，节能减排效果十分显著。
2.4强化电力设备的安全指标
设计人员必须要确保火电厂机组的稳定运行，才能完成后期的节能减排工作，如果机组设备出现故障，导致停机，火电厂重新运作点火就会消耗大量资源，因此，在热工自动化系统保护设计中，要尽可能减少辅机故障，完成自动减负荷等逻辑设计，缩短火电厂电力设备故障的停机时间，保障整个火电厂的安全稳定运行。设计人员还要加强电力机组设备的监督管理工作，配备与之相对应的故障诊断功能模块。在热工自动化系统设计中，研究人员要增加与设备相关的监测点，转变传统检修模式的运行速度。针对火电厂设备的实时状态，检测与之对应的数据信息，在此基础上制定电厂设备检修计划，延长机组的检修时间，进而全面提升火电厂的实际经济效益。
结语
对于火力发电厂的热工自动化设计而言，影响其与节能减排之间关联性的因素有很多，且不局限于某一方面，还需技术人员更为深入的挖掘和积累。在密切关注节能减排设计的基础上，希望在那些先进、可靠的控制设备与系统应用方面采取行之有效的措施，从而取得全面的实施，为电厂技术改革创造动力。
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