火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行控制節(jié)能研究

郭志華

摘要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技迅猛發(fā)展的過(guò)程中，節(jié)能減排、環(huán)境污染問(wèn)題日益加劇，越來(lái)越受國(guó)家、社會(huì)和人們的關(guān)注和重視?；鹆Πl(fā)電廠電能的產(chǎn)出量不斷提高，給我國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但是同時(shí)也消耗了大量的煤炭資源，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境的污染，不利于火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。因此，要想使我國(guó)火力發(fā)電廠能夠綠色、可持續(xù)的發(fā)展，就必須加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行控制的節(jié)能降耗進(jìn)行研究，選擇合適運(yùn)營(yíng)模式，降低能量消耗。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;鍋爐運(yùn)行;節(jié)能措施

我國(guó)是一個(gè)資源豐富和人口眾多的大國(guó)。隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的不斷發(fā)展以及我國(guó)人口的不斷增加，可利用資源相對(duì)地在減少，因此，對(duì)火力發(fā)電廠的要求也不斷提高，尤其現(xiàn)在對(duì)環(huán)境的重視，這就決定了必須降低火力發(fā)電廠的能耗，這樣不僅有助于提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，而且也對(duì)資源節(jié)約有幫助，最重要的是能夠保護(hù)環(huán)境。因此，有必要對(duì)降低電廠的能耗、提高電廠的發(fā)電效率以及降低環(huán)境污染等內(nèi)容進(jìn)行探討，制定科學(xué)合理的節(jié)能措施。

一、火電廠鍋爐概述

火力發(fā)電運(yùn)行中，其設(shè)備主要有鍋爐、發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)。上述三大主機(jī)與其他輔助設(shè)備合作共同完成了火力發(fā)電。主機(jī)的運(yùn)行情況直接影響著火力發(fā)電廠的運(yùn)行效率，在主機(jī)當(dāng)中，鍋爐占據(jù)著最為重要的位置，也是發(fā)電廠能量構(gòu)成的關(guān)鍵，是能量輸入的重要窗口。煤炭在設(shè)備中可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，這是動(dòng)力的主要來(lái)源。在火力發(fā)電廠發(fā)展中，作用十分顯著，而從鍋爐自身結(jié)構(gòu)來(lái)看，其主要分為鍋爐本體和主要的輔助設(shè)備。前者主要由下降管、省煤器、聯(lián)箱、過(guò)熱器和再熱器構(gòu)成;后者主要由送引風(fēng)機(jī)、給水泵、給煤機(jī)和點(diǎn)火裝置等構(gòu)成。

二、火力發(fā)電現(xiàn)狀

我國(guó)的火力發(fā)電規(guī)模之大，需求量龐大，而我國(guó)的火力發(fā)電廠也主要聚集在煤炭資源豐富的地方，只有煤炭資源豐富的地方才更方便建立火力發(fā)電廠。我國(guó)的火力發(fā)電的燃料主要是以煤炭資源為主，有一重要原因就是我國(guó)的煤炭資源豐富，然而，相比較于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)的火力發(fā)電供電能耗還比較大，火力發(fā)電供電能耗比較大就意味著我國(guó)的火力發(fā)電在效能上還不夠達(dá)標(biāo)，高能耗的火力發(fā)電不符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。因此，在火力發(fā)電的設(shè)備設(shè)施和燃料能源使用等方面部存在著不足的地方，供電質(zhì)量也有待提高，為了滿足廣大人民生活的需要，火力發(fā)電廠需要在這方面加強(qiáng)管理和改進(jìn)[1]。

三、火力發(fā)電廠鍋爐的使用狀況

（一）燃料問(wèn)題

我國(guó)的火力發(fā)電主要還是以鍋爐燃燒產(chǎn)生熱能來(lái)供應(yīng)發(fā)電，而燃燒的燃料主要還是以煤炭為主，所以煤炭作為火力發(fā)電的主要材料就和火力發(fā)電廠的生產(chǎn)發(fā)展有著密切的關(guān)系。火力發(fā)電在用煤炭燃燒的時(shí)候主要還是以原煤供應(yīng)使用，這就關(guān)系到發(fā)電廠采購(gòu)部門采購(gòu)燃料時(shí)的問(wèn)題，采購(gòu)部門應(yīng)當(dāng)采購(gòu)煤炭質(zhì)量較好的燃料，這樣在煤炭燃燒時(shí)才不會(huì)發(fā)生煤炭難以燃燒或者是煤炭不易產(chǎn)熱降低產(chǎn)熱效能的現(xiàn)象，除此之外，質(zhì)量好的煤炭也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的煤渣，在燃燒的過(guò)程中也能減少煤粉在空中的擴(kuò)散，導(dǎo)致空氣污染。然而，質(zhì)量比較差的煤炭卻會(huì)讓鍋爐在一定層面上受到損耗，煤渣也會(huì)更多的附著在鍋爐上，從而在鍋爐的清潔上又要花費(fèi)人力、物力、財(cái)力，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)加快鍋爐的適應(yīng)壽命。低質(zhì)量的煤炭在燃燒時(shí)還會(huì)浪費(fèi)使鍋爐轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使用的機(jī)油以及點(diǎn)燃煤炭所需的燃油，低質(zhì)量的煤炭在燃燒時(shí)需要燃油促進(jìn)它燃燒，然而比較差勁的煤炭就需要更多的燃料幫助其燃燒，燃油的使用也是一種加大耗能的體現(xiàn)，鍋爐在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要依靠的也是電力運(yùn)作和機(jī)油的潤(rùn)滑，大型鍋爐在燃燒質(zhì)量比較差的煤炭時(shí)也需要花費(fèi)更多的機(jī)油來(lái)潤(rùn)滑加速轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，燃料質(zhì)量的好壞問(wèn)題對(duì)于鍋爐的使用狀況來(lái)說(shuō)無(wú)疑有著巨大的關(guān)聯(lián)性。

（二）鍋爐運(yùn)行問(wèn)題

鍋爐運(yùn)行在火力發(fā)電中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，鍋爐運(yùn)行的周期以及助熱效果都是影響火力發(fā)電質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。而鍋爐的運(yùn)行周期和產(chǎn)熱效果和鍋爐的質(zhì)量有著密切關(guān)系。質(zhì)量更高的鍋爐在運(yùn)作的時(shí)候就可以達(dá)到電力發(fā)電的目標(biāo)，在煤炭加熱時(shí)可以更好的使燃料加熱產(chǎn)生熱能，鍋爐轉(zhuǎn)動(dòng)也可以達(dá)到更高運(yùn)轉(zhuǎn)效率，燃料也可以更快的燃燒。質(zhì)量比較差的鍋爐在運(yùn)行中也會(huì)時(shí)常出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，在中斷的過(guò)程中就需要質(zhì)檢員進(jìn)行維修，在這個(gè)過(guò)程中不僅浪費(fèi)人力還會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，影響電力發(fā)電。因此，發(fā)電廠在鍋爐進(jìn)行一天的運(yùn)作之前應(yīng)當(dāng)對(duì)鍋爐進(jìn)行檢測(cè)和維修，在鍋爐運(yùn)作中斷時(shí)再檢測(cè)維修就會(huì)出現(xiàn)很多不必要的麻煩，甚至嚴(yán)重時(shí)，這一臺(tái)鍋爐的火力發(fā)電就不能繼續(xù)進(jìn)行，需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行維修。鍋爐運(yùn)作問(wèn)題是火力發(fā)電問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)時(shí)常檢測(cè)鍋爐設(shè)備是否正常，運(yùn)行效率是否達(dá)標(biāo)。四、自動(dòng)控制理論在火電廠鍋爐自動(dòng)化中的應(yīng)用策略

（一）分散控制系統(tǒng)

分散控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)結(jié)合起來(lái)的新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它通過(guò)數(shù)據(jù)高速公路或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分散在不同地方，執(zhí)行不同功能的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，按照信息共享，分散控制，集中管理，總體配置，各司其職的原則，具有信息化、集成化、混合控制、分散性，經(jīng)濟(jì)性、開(kāi)放性和專業(yè)性等特點(diǎn)。分散控制系統(tǒng)由高性能、高可靠性的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成，主要分為數(shù)據(jù)監(jiān)控的上位控制機(jī)、冗余的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、各種類型信號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換的10模塊、控制策略執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理的控制單元。實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)各儀表數(shù)據(jù)采集、傳輸給上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)生產(chǎn)流程需求下發(fā)和修改控制策略，改變?cè)O(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，滿足生產(chǎn)控制整個(gè)流程需求。

（二）鍋爐控制中自動(dòng)控制理論的應(yīng)用

自動(dòng)控制理論通過(guò)分散控制系統(tǒng)控制策略的實(shí)施體現(xiàn)在鍋爐控制的各方面，典型的常規(guī)過(guò)程控制由被控對(duì)象、自動(dòng)化測(cè)量?jī)x表、變送器和執(zhí)行器和控制器。在常規(guī)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的被控參數(shù)經(jīng)測(cè)量?jī)x表檢測(cè)，并由變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸入控制器。在控制器中測(cè)量給定值與預(yù)先設(shè)定的給定值比較，兩者的偏差送入控制電路，按照預(yù)定的控制規(guī)律，產(chǎn)生出相應(yīng)的控制量?？刂破鳟a(chǎn)生的控制量輸出到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制被控對(duì)象中的閥門、擋板等設(shè)備，以改變被控參數(shù)，使之向給定值靠近。

（三）鍋爐控制系統(tǒng)劃分及相應(yīng)控制策略

對(duì)鍋爐本體設(shè)備和輔機(jī)設(shè)備，自動(dòng)控制分散系統(tǒng)一般劃分為DAS數(shù)據(jù)采集部分、SCS順控部分、FSSS爐膛安全監(jiān)控、MCS協(xié)調(diào)控制等，通過(guò)這些分散控制單元實(shí)現(xiàn)鍋爐自動(dòng)化控制。水、煤、風(fēng)的自動(dòng)控制能大大提高鍋爐的熱效率，運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低人員手動(dòng)操作的工作量。例如：給水自動(dòng)控制通過(guò)設(shè)定水位，啟動(dòng)初期單沖量控制，隨著負(fù)荷升高逐步切換到三沖量控制，有效防止虛假水位等現(xiàn)象，保證工作介質(zhì)的穩(wěn)定。燃料給煤自動(dòng)控制接受鍋爐負(fù)荷指令，轉(zhuǎn)化給煤量指令，通過(guò)平衡算法塊對(duì)投入自動(dòng)的給煤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)加減載給煤量，滿足鍋爐控制對(duì)燃煤量的需求。風(fēng)量控制使?fàn)t膛在穩(wěn)定的微負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行、提供滿足燃料充分燃燒所需風(fēng)量等。還有鍋爐減溫水控制、主汽壓力控制、鍋爐負(fù)荷控制中心等，通過(guò)優(yōu)化鍋爐控制策略能使鍋爐長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

五、火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行控制節(jié)能對(duì)策

（一）提高鍋爐質(zhì)量，注重鍋爐漏風(fēng)現(xiàn)象

火力發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，出現(xiàn)一些難以避免或者容易忽視的問(wèn)題是在所難免的，但是，正是因?yàn)檫@種小問(wèn)題最容易引發(fā)火力發(fā)電廠的鍋爐不夠環(huán)保高效的問(wèn)題。鍋爐漏風(fēng)是煤炭飛出污染環(huán)境的重要原因之一，煤炭是形成空氣污染二氧化碳的主要來(lái)源，煤炭在燃燒時(shí)整個(gè)煤塊會(huì)分解成微小的粒子，如果鍋爐是密封的就還可以把這些微小的粒子全部包裹住，但是，一旦出現(xiàn)鍋爐漏風(fēng)就會(huì)引發(fā)空氣污染的現(xiàn)象，煤粉粒子通過(guò)鍋爐的小缺口溢出暴露在空氣當(dāng)中與氧氣結(jié)合，再隨空氣的流動(dòng)漂浮于空中每一個(gè)角落，這種二氧化碳正是最不節(jié)能環(huán)保的重要來(lái)源。鍋爐漏風(fēng)還會(huì)導(dǎo)致鍋爐溫度降低，燃料燃燒需要花費(fèi)更多的時(shí)間，甚至還要花費(fèi)更多的煤炭燃料來(lái)產(chǎn)生熱量。在這樣的情況下，注重鍋爐漏風(fēng)現(xiàn)象就成為火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能的重要保障。

（二）提高蒸汽的利用效率

火力發(fā)電中，應(yīng)盡量增大蒸汽利用率。分配鍋爐供氣量時(shí)，需始終堅(jiān)持機(jī)組總數(shù)效率最高的原則。功能完備的鍋爐要充分發(fā)揮其作用，在其滿載后，可結(jié)合鍋爐的效率按照由高到低的順序來(lái)承擔(dān)負(fù)荷。為了有效提高蒸汽的利用率，鍋爐運(yùn)行中不能在未做功的條件下對(duì)高壓蒸汽進(jìn)行膨脹處理，使其變?yōu)榈蛪赫羝?。因此，在鍋爐剛剛投入運(yùn)行的階段，必須嚴(yán)格控制鍋爐的排氣量，高效利用蒸汽，提高鍋爐的運(yùn)行效率。為了達(dá)到上述目的，工作人員可以在鍋爐投入運(yùn)行后最大限度的減少排氣量，從而使其充分地應(yīng)用于鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，加強(qiáng)疏水器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（三）優(yōu)化鍋爐設(shè)施

要想有效提高鍋爐運(yùn)行控制節(jié)能效果，一個(gè)重要方式就是優(yōu)化鍋爐設(shè)施，實(shí)現(xiàn)整體效率的提升?；鹆Πl(fā)電廠應(yīng)當(dāng)引進(jìn)先進(jìn)的配套設(shè)備，這雖然需要一定的成本投入，但是與設(shè)施優(yōu)化后能耗降低而節(jié)約下來(lái)的資金相比，這種方式具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此值得推廣應(yīng)用。在鍋爐設(shè)施優(yōu)化中，要把重點(diǎn)工作放在高質(zhì)量鼓風(fēng)機(jī)和鍋爐的引進(jìn)上，這可以在很大程度上提高鍋爐運(yùn)行的效率，起到事半功倍的效果。

六、結(jié)束語(yǔ)

目前，火力發(fā)電廠鍋爐在火力發(fā)電過(guò)程中，無(wú)疑是耗能量最大的設(shè)備，因此，火力發(fā)電廠應(yīng)該不斷地進(jìn)行技術(shù)改革，不斷地研究討論怎么樣才能鍋爐機(jī)組更加的減少能耗，只有這樣才能更好地提升發(fā)電效率，才能更好地為社會(huì)做貢獻(xiàn)。其次，可以有效調(diào)節(jié)鍋爐，來(lái)達(dá)到提高燃燒效率。鍋爐加熱面用于吹灰，減少熱量損失，防止鍋爐泄漏，保證鍋爐正常運(yùn)行，通過(guò)各種方式減少蒸汽損失，這也達(dá)到了能耗減少的目的。

參考文獻(xiàn)：

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