火電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)中節(jié)能減排分析

班洪

（貴州電力建設(shè)第一工程公司　貴州　貴陽(yáng)　550003）

火電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)中節(jié)能減排分析

班洪

（貴州電力建設(shè)第一工程公司貴州貴陽(yáng)550003）

火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的推廣應(yīng)用能提高火電廠的安全性，降低生產(chǎn)成本，是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文從優(yōu)化熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用角度出發(fā)，提出了提高等離子點(diǎn)火的可靠性、單元機(jī)組控制與脫硫融合、編制大型輔機(jī)變頻控制技術(shù)規(guī)范等三項(xiàng)措施，以期為日后火電企業(yè)的節(jié)能減排工作提供借鑒和技術(shù)支持。

火電廠；熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)；節(jié)能減排

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力的需求量日益增多，而且對(duì)電能的質(zhì)量要求也日益提高?；痣姀S熱工自動(dòng)化節(jié)能減排不僅為火電廠的發(fā)展提供有力的技術(shù)支持，同時(shí)也為了提高供電經(jīng)濟(jì)效率奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1　火電廠熱工自動(dòng)化的概述

火電廠熱工自動(dòng)化是指火電廠的生產(chǎn)設(shè)備在沒(méi)有人參與的情況下，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制理論、自動(dòng)化控制理論，以及相關(guān)的控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，并保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行?；痣姀S熱工自動(dòng)化系統(tǒng)分為主機(jī)自動(dòng)化，輔助設(shè)備自動(dòng)化，每一個(gè)模塊又包括信息采集處理、自動(dòng)測(cè)量與控制、系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警、系統(tǒng)保護(hù)等自動(dòng)化模塊?；痣姀S熱工自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)自動(dòng)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)順序運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全監(jiān)測(cè)控制，熱工自動(dòng)化技術(shù)在提升設(shè)備運(yùn)行可靠性和運(yùn)行效率的同時(shí)，可以節(jié)省大量人力成本，保障設(shè)備安全。

2　火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，按照系統(tǒng)的不同作用以及不同使用功能，可以將其劃分為視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)以及相關(guān)的輔助系統(tǒng)等。

2.1分散控制系統(tǒng)

作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的核心部件，分散控制系統(tǒng)在火電廠的各個(gè)組件中都有設(shè)置，在火電廠兩臺(tái)機(jī)組之間的數(shù)據(jù)線，通常都是連接到線路的公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣就能夠使得各機(jī)組彼此相連，從而確保數(shù)據(jù)的正常聯(lián)通。要盡量在機(jī)組操作臺(tái)上安裝DCS和DEH操作按鈕，這樣才能使得分散控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)地處理電機(jī)組問(wèn)題，促進(jìn)管理員工作的順利進(jìn)行，從而減少系統(tǒng)故障的處理時(shí)間，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.2實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

此系統(tǒng)能夠嚴(yán)格地監(jiān)督火電廠的電力運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)以及生產(chǎn)情況。一旦火電廠出現(xiàn)異常情況，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)就可以立即自動(dòng)地發(fā)出提示，并且輸出報(bào)告。在通常狀況下，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要是由廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及信息管理系統(tǒng)等組成，即通過(guò)數(shù)據(jù)接口完成與控制器的連接，從而有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的共享，保證火電廠運(yùn)行的安全。

2.3視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

作為有效監(jiān)控火電廠的重要工具，視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)火電廠的經(jīng)營(yíng)運(yùn)行具有重要的意義。由于火電廠的設(shè)備需要得到全面地監(jiān)控，而利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)控?zé)o人看守的地區(qū)、比較危險(xiǎn)的操作區(qū)域以及重要設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，此系統(tǒng)能夠借助于輔助系統(tǒng)的通信接口完成與廠級(jí)管理信息系統(tǒng)的連接，從而直接監(jiān)視整個(gè)火電廠的全部生產(chǎn)場(chǎng)的工作狀況與生產(chǎn)程序的完成情況。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠的全面監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)火電廠信息的綜合管理。

2.4輔助控制系統(tǒng)

作為保證系統(tǒng)正常工作的一個(gè)重要條件，輔助控制系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)無(wú)人控制的時(shí)候進(jìn)行正常工作。在通常狀況下，輔助控制系統(tǒng)都是利用可控編程器，自動(dòng)地完成對(duì)系統(tǒng)的控制，并且采用數(shù)據(jù)交換機(jī)與其他數(shù)據(jù)接口的方式，保證系統(tǒng)能夠正常安全地運(yùn)行，其能夠有效完成數(shù)據(jù)的綜合傳輸工作，并且由中央控制室對(duì)系統(tǒng)實(shí)施集中控制，這樣就能夠在無(wú)人控制的情況一下，保證系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行。

3　火電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)中節(jié)能減排分析

3.1提高等離子點(diǎn)火的可靠性

等離子點(diǎn)火技術(shù)具有環(huán)保效益明顯的優(yōu)點(diǎn)，其本身存在技術(shù)優(yōu)越性和環(huán)保優(yōu)越性，所以，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的火電廠中。在傳統(tǒng)的鍋爐點(diǎn)火過(guò)程中，煤炭的質(zhì)量對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的運(yùn)行有非常重要的影響。當(dāng)遇到窮煤、煙煤、褐煤等劣質(zhì)煤時(shí)，傳統(tǒng)的點(diǎn)火系統(tǒng)就不能有效點(diǎn)火。而最新的等離子點(diǎn)火技術(shù)使用了集開放式磁穩(wěn)與機(jī)械、電磁壓縮于一體的復(fù)合結(jié)構(gòu)等離子發(fā)生器，其功率連續(xù)、可調(diào)，可成功地點(diǎn)燃貧煤、煙煤和褐煤。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，不僅成功地提高了火電廠鍋爐的運(yùn)行效率，還降低了火電廠用煤的門檻。等離子點(diǎn)火系統(tǒng)材料是具有高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電和不易氧化的特殊合金，陰極材料是由特殊合金材料組合而成的。采用強(qiáng)化冷卻結(jié)構(gòu)具有較長(zhǎng)的使用壽命，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)活動(dòng)中采用了模塊化的設(shè)計(jì)方式，所以，更換、維護(hù)工作都很方便。如果采用特殊合金的陰、陽(yáng)極，將空氣作為等離子載體，則不需要專供惰性氣體保護(hù)電極，這樣既簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，又大幅減少了運(yùn)行費(fèi)用。

3.2熱控制系統(tǒng)的優(yōu)化

在整個(gè)熱控制系統(tǒng)當(dāng)中，認(rèn)真實(shí)行《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》和《熱控制系統(tǒng)檢修運(yùn)行維修規(guī)程》有利于提高熱控制系統(tǒng)的可靠性，并能在機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行中起到非常大的作用。近年來(lái)，機(jī)組容量與控制系統(tǒng)變得更加具有復(fù)雜性，所以，熱控制系統(tǒng)的機(jī)組發(fā)生跳閘的事故時(shí)有發(fā)生，這也反映了在預(yù)防故障發(fā)生的很多環(huán)節(jié)還需要改進(jìn)。

3.2.1提高汽輪機(jī)監(jiān)視儀表系統(tǒng)的可靠性

由汽輪機(jī)監(jiān)視儀表系統(tǒng)引發(fā)的機(jī)組故障很常見，經(jīng)過(guò)多次調(diào)查和研究，提出了優(yōu)化汽輪機(jī)監(jiān)視儀表的方案，降低了其引發(fā)機(jī)組誤動(dòng)的概率。

3.2.2提高接地可靠性和抗干擾能力

目前，火電廠的熱控制系統(tǒng)會(huì)受到外界環(huán)境中諸多因素的干擾，這可能導(dǎo)致測(cè)量的不準(zhǔn)確和系統(tǒng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，更嚴(yán)重時(shí)還可能造成設(shè)備故障和控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)，導(dǎo)致機(jī)組跳閘，進(jìn)而影響整個(gè)熱控制系統(tǒng)的運(yùn)行。所以說(shuō)，提高熱控制系統(tǒng)的接地可靠性和抗干擾能力是提高熱控制系統(tǒng)接地可靠性的關(guān)鍵一步。

3.2.3熱控制系統(tǒng)邏輯的優(yōu)化

如果連鎖保護(hù)的測(cè)量信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤，系統(tǒng)誤動(dòng)的頻率也會(huì)隨之增加。保護(hù)連鎖系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞主要采用單點(diǎn)測(cè)量信號(hào)的方式。因?yàn)榭刂圃O(shè)備和熱控制系統(tǒng)都是在電磁強(qiáng)度較大的環(huán)境下運(yùn)行的，所以其自身也很可能發(fā)生異常或干擾外部環(huán)境，這些都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)和回路發(fā)生錯(cuò)誤。

3.3編制技術(shù)規(guī)范

變頻控制技術(shù)是一種針對(duì)電器運(yùn)行狀態(tài)，以調(diào)整頻率實(shí)現(xiàn)控制的方式。因?yàn)樗軌蛟陔娖鬟\(yùn)行過(guò)程中優(yōu)化能源配置，所以，被廣泛應(yīng)用于節(jié)能減排領(lǐng)域。鑒于變頻控制技術(shù)本身的技術(shù)特點(diǎn)，可以預(yù)見其在火力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用能夠極大地降低火電廠的能源消耗，提高火電廠的運(yùn)行效率。例如，安徽省某火力發(fā)火電廠660MW機(jī)組，2臺(tái)凝結(jié)水泵采用一拖二的高壓變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制。在運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)火電廠主機(jī)的運(yùn)行效率調(diào)整凝結(jié)水泵的運(yùn)行速度，在保證整個(gè)電力生產(chǎn)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，最大限度地降低凝結(jié)水泵的能源消耗。按全年平均負(fù)荷的4/5計(jì)算，基于變頻控制技術(shù)的凝結(jié)水泵要比原來(lái)的定速泵減少452.5kW的電能消耗，如果全年運(yùn)行5000h，則該火電廠全年僅凝結(jié)水泵變頻控制改進(jìn)這一項(xiàng)就節(jié)省了22652kW·h的電能消耗。由此可見，變頻烤制技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用是切實(shí)可行的，它能夠有效降低火電廠的能源消耗，提高火電廠的運(yùn)行效率。

在火電廠運(yùn)行的過(guò)程中，變頻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在提高火電廠運(yùn)行控制的穩(wěn)定性上?；痣姀S的電力生產(chǎn)活動(dòng)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的活動(dòng)，在生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)要緊密配合才能將生產(chǎn)活動(dòng)完成好，才能提高火電廠的生產(chǎn)效率。所以，在火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，提高對(duì)發(fā)電過(guò)程的可控性一直是發(fā)展的主要目標(biāo)，而變頻技術(shù)在大型輔機(jī)中的應(yīng)用能夠有效提高大型輔機(jī)的控制精度和數(shù)字化水平。利用變頻技術(shù)的火電廠控制主體，可以根據(jù)火電廠的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)調(diào)整輔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，這樣做不僅能夠保證整個(gè)火電系統(tǒng)始終處在穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，在特殊情況下，使用大型輔機(jī)變頻技術(shù)還能在整個(gè)火電系統(tǒng)中起到“四兩撥千斤”的作用。

4　結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)逐漸向集約型經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在以煤炭為主要燃料的火力發(fā)火電廠的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)節(jié)能減排的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。作為火電廠運(yùn)營(yíng)的核心系統(tǒng)，火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)具有非常重要的作用，提高系統(tǒng)的可靠性對(duì)火電廠的生存與發(fā)展具有重要的意義。

[1]李麟章，王健.火電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)中節(jié)能減排分析[J].江蘇電機(jī)工程，2010，24（1）：942～943.

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TM621

A

1673-0038（2015）08-0131-02

2015-1-26

班洪（1973-），男，布依族，貴州貴陽(yáng)人，助理工程師，大專，主要從事電氣自動(dòng)化、熱力系統(tǒng)自動(dòng)化控制專業(yè)方面的工作。