分析熱工自動控制系統(tǒng)在火電機(jī)組節(jié)能降耗中的應(yīng)用

高曉衛(wèi)

（陜西渭河發(fā)電有限公司，陜西 咸陽 712085）

火電廠在運(yùn)行的過程中，火電機(jī)組在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，機(jī)組能耗量增加，不僅使得能源短缺的問題越發(fā)突出，同時也使得火電廠的生產(chǎn)成本在原有基礎(chǔ)上有所增加，因此當(dāng)前必須將節(jié)能降耗問題重視起來。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，熱工系統(tǒng)在節(jié)能降耗過程中作用較為顯著，因此就可將其應(yīng)用于鍋爐及汽輪機(jī)等多種設(shè)備中。

1 能耗影響因素

1.1 鍋爐因素

鍋爐因素對能耗量的影響主要包括兩個方面。第一是煤的種類。煤種的不同會直接影響鍋爐的運(yùn)行效率，而不同火電廠在區(qū)域位置上差異性較強(qiáng)，因此其各自所選擇的是種類不同的燃煤。另外，同一火電廠所使用的也并非是一種燃煤，而是在不同時期進(jìn)行更換。燃煤中的揮發(fā)成分具有可燃性，因此爐膛加熱燃煤之后會使得揮發(fā)成分持續(xù)析出，在此過程中會產(chǎn)生大量的熱量，能夠加熱煤粉氣流并燃燒焦炭，在這種狀況下就會使得煤粉燃燒，在燃燒的整個過程中揮發(fā)成分起主要作用。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，燃煤的揮發(fā)成分與熱量成正比關(guān)系，并且如果揮發(fā)成分越多，與此相對應(yīng)的熱量損失就較小，這時煤的燃燒能夠處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，而在揮發(fā)成分減少的同時則會增加可燃物，進(jìn)而影響鍋爐的運(yùn)行效率。第二是煤粉細(xì)度。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，煤粉的粗細(xì)程度會影響煤燃燒的時間，煤粉越細(xì)則燃盡時間越短，這樣就能使燃燒效率有所提升，還可減少可燃物含量。同時還對控制水冷壁結(jié)渣及煙汽溫度具有一定的作用，但在煤粉細(xì)度降低的同時會增加磨煤機(jī)對電能的消耗量，因此當(dāng)前最重要的是研究出煤粉細(xì)度的最佳指數(shù)。

1.2 汽輪機(jī)因素

汽輪機(jī)對能耗量的影響主要包括兩個方面。第一是減溫水，其通常由水泵抽出，但這就會使得機(jī)組能耗量直接增大。若減溫水的參數(shù)與鍋爐給水保持一致，則不會對熱力系統(tǒng)造成過于嚴(yán)重的影響，但未加熱的減溫水循環(huán)效率較低，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)能耗量較高。在增加減溫水量的過程中會減少抽氣量與給水量，這必然會直接增大機(jī)組的功率，進(jìn)而導(dǎo)致能耗量升高。第二是汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)，研究的要點(diǎn)是不同壓力缸的內(nèi)效率，這與汽輪機(jī)本身的生產(chǎn)水平有著直接關(guān)聯(lián)。同時，汽輪機(jī)的內(nèi)效率與級間漏氣及清潔度等因素直接相關(guān)。另外，對于高壓缸來說，其運(yùn)行效率與主氣門及節(jié)流損失相關(guān)性較強(qiáng)；多數(shù)汽輪機(jī)的配汽方式為噴嘴，該方法在理論上可行并且循環(huán)效率較高，但在實(shí)際應(yīng)用的過程中受到一定負(fù)荷的影響，會使得節(jié)流損失量較大，在低負(fù)荷狀況下這種現(xiàn)象尤為突出，甚至超過定壓運(yùn)行參數(shù)。如果在調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的過程中是由鍋爐出口壓力所完成的，則會降低節(jié)流損失量，進(jìn)而使能耗量在原有基礎(chǔ)上明顯有所降低。

2 熱工自動控制系統(tǒng)的作用

2.1 鍋爐運(yùn)行降耗

（1）控制送風(fēng)量。在應(yīng)用熱工系統(tǒng)的過程中能夠?qū)λ惋L(fēng)量進(jìn)行控制，進(jìn)而使得鍋爐內(nèi)部的燃燒狀態(tài)產(chǎn)生變化，促使供電煤耗量降低。另外，為了將能耗量降低至最小，在控制送風(fēng)量的過程中必須充分考慮負(fù)荷及煤量等多項(xiàng)要素，進(jìn)而作為衡量風(fēng)量的依據(jù)并加以調(diào)整。另外，需要安裝測量氧氣的儀表，并嚴(yán)格按照規(guī)定的時間進(jìn)行校驗(yàn)，及時修改原本所設(shè)定好的曲線，并在對比的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行調(diào)整，這樣就能不斷優(yōu)化曲線，進(jìn)而使系統(tǒng)的自動控制效果更好，最終就能夠使送風(fēng)量與熱損失配置效率更高。

（2）控制冷一次風(fēng)量。在設(shè)計鍋爐機(jī)組的過程中通常會首先讓風(fēng)通過預(yù)熱器，但在鍋爐機(jī)組運(yùn)行時，由于人為添加冷風(fēng)使得預(yù)熱器的風(fēng)量與原本設(shè)計好的數(shù)值偏差較大。之所以要人為添加冷風(fēng)，目的在于使得系統(tǒng)溫度能夠與磨煤機(jī)相同，但在風(fēng)量產(chǎn)生偏差之后會降低排煙溫度，無法滿足設(shè)計要求。針對這一問題，必須嚴(yán)格控制冷一次風(fēng)量，在此過程中，熱工系統(tǒng)就要充分發(fā)揮其作用，確保風(fēng)量與設(shè)計值相一致。另外，還應(yīng)對與煤量相關(guān)的總風(fēng)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以免其產(chǎn)生偏差。

（3）控制磨煤機(jī)溫度。為了提高機(jī)組的運(yùn)行效率，同時也為了使機(jī)組的運(yùn)行始終能夠處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，必須對磨煤機(jī)出口溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。另外，煤粉本身就具有易爆炸的特點(diǎn)，因此必須將煙煤儲倉式與直吹式兩種狀態(tài)下的溫度分別控制在70攝氏度與80攝氏度之內(nèi)。另外，無煙煤容易自燃，因此，需要將閥汽溫度控制在150攝氏度以內(nèi)。在對鍋爐進(jìn)行設(shè)計的過程中，既要考慮到燃燒的需要，同時還不應(yīng)高于入口干燥器的溫度。另外，通常情況下在入口前需要加入冷一次風(fēng)，這樣做的目的在于使得熱風(fēng)溫度能夠在短時間內(nèi)降低，但這樣的處理方式會使得預(yù)熱器風(fēng)量嚴(yán)重偏離設(shè)計值，同時也影響了排煙溫度，在這種狀況下就需要充分發(fā)揮熱工系統(tǒng)的作用，確保其能夠有效控制磨煤機(jī)出口溫度，以免其偏離設(shè)計要求。

（4）控制一次風(fēng)率。在設(shè)計過程中可對各環(huán)節(jié)及各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計，但設(shè)計方案往往難以直接體現(xiàn)在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的過程中。通常情況下，在磨煤機(jī)出口溫度增加時需要適當(dāng)增加一次風(fēng)量，而這就使得排煙溫度難以達(dá)到設(shè)計要求，因此在設(shè)計過程中必須以磨煤機(jī)的負(fù)荷作為基本依據(jù)，這樣才能提高設(shè)計方案的可行性。另外，為了使曲線的設(shè)計更加合理，需要配置多套爐側(cè)系統(tǒng)，進(jìn)而使得排煙熱損失能夠降低至最小，這樣就能減少鍋爐的能耗量。

2.2 汽輪機(jī)運(yùn)行降耗

（1）閥門控制。從當(dāng)前的情況來看，汽輪機(jī)順序閥主要有三種不同的方式，分別是CV4–CV1-CV2、CV3；CV1、CV2、CV3-CV4；CV1、CV2、CV3、CV4。第一種方式的節(jié)能效果最好，但在改造機(jī)組單閥方式的過程中難以充分發(fā)揮第一種順序閥的節(jié)能作用。因此通常情況下為了使供電煤耗量能夠降低至最小，需要對閥門流量進(jìn)行試驗(yàn)，測算出流量的特性，進(jìn)而以此為依據(jù)對開啟順序及曲線進(jìn)行優(yōu)化處理，最后需要再次進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。這樣的處理方式盡管能夠減少節(jié)流損失，但卻無法保障機(jī)組運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。針對這一問題，最重要的改變配汽方式，這就需要專家人員與生產(chǎn)廠家進(jìn)行合作，在共同綜合評估與審核的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。

（2）主汽壓力。在機(jī)組運(yùn)行過程中可能同時發(fā)生負(fù)荷低與煤質(zhì)差的問題，針對這種狀況，通常的處理方式是投入自動滑壓，這種方式盡管能夠起到節(jié)能的作用，但設(shè)定的滑壓值較小，無法達(dá)到設(shè)計方案對主汽壓力的要求，因此還需要明確機(jī)組運(yùn)行的特點(diǎn)，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上對機(jī)組進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，同時還需要對調(diào)節(jié)氣閥進(jìn)行控制，進(jìn)而有效降低供電煤耗量。

（3）汽溫自動。主汽與再熱汽溫會直接影響機(jī)組的整體運(yùn)行效率，并且決定了機(jī)組煤耗量的高低。另外，在機(jī)組運(yùn)行過程中主機(jī)溫度與壓力也可能在同時間段內(nèi)出現(xiàn)波動，進(jìn)而嚴(yán)重影響機(jī)組的節(jié)能降耗效果，并且在負(fù)荷較高的狀況下會使得再熱汽溫嚴(yán)重偏離正常值。針對這種狀況，通常情況下是通過添加減溫水加以調(diào)整的，但這樣的處理方式會使得供電煤耗量在原有基礎(chǔ)上增加，因此必須對自動控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化參數(shù)。在調(diào)節(jié)過程中需要以鍋爐本身的燃燒特性作為基本依據(jù)。另外，如果機(jī)組運(yùn)行較為穩(wěn)定，就可在原有基礎(chǔ)上適當(dāng)提高運(yùn)行溫度，在這種狀況下就能達(dá)到降低煤耗量的目的。因此最重要的事情是確保汽溫的穩(wěn)定性，這就需要通過熱工系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

（4）控制加熱器組端差。加熱器組端差指的是熱力系統(tǒng)中加熱器的端差，加熱器水位是端差的主要影響因素，如果水位增加，就會使得疏水溫度降低，這時加熱器端差便會降低。另外，如果水位過低，則會導(dǎo)致疏水溫度升高，并且進(jìn)一步增大加熱器端差。因此調(diào)節(jié)的重點(diǎn)在于回?zé)嵯到y(tǒng)的水位，進(jìn)而將加熱器端差的波動控制在最小范圍內(nèi)，這就需要全面檢查水位測量設(shè)備，并采取科學(xué)合理的測量方法，有效保障高加及低加水位信號的準(zhǔn)確性，并設(shè)置符合系統(tǒng)運(yùn)行要求的高、低加水位，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的效果。

3 結(jié)語

總而言之，在對機(jī)組進(jìn)行節(jié)能降耗的過程中最重要的是了解影響能耗量最為關(guān)鍵的因素，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行針對性處理，充分發(fā)揮熱工系統(tǒng)的作用。另外，火電廠當(dāng)前在運(yùn)行過程中不僅要考慮電能生產(chǎn)的質(zhì)量，同時還應(yīng)將節(jié)約能源的問題重視起來。只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)火電廠的長遠(yuǎn)發(fā)展。本文就對這一問題進(jìn)行了深入探究，并給出了一些有效的建議。

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