论文部分内容阅读
摘 要：科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高，信息技术应用更加广泛的今天，在火电厂中，进行节能减排需要同时提升工作设备性能，企业经营管理等各个方面。而在这其中，火电厂热工自动化设计是火电厂满足社会对于火电厂节能减排目标的首要任务。
关键词：火电厂;热工自动化;设计;节能减排
引言
随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，燃煤发电这一方式，在将来的很长一段时间里也将持续，火力发电的方式也将是很长一段时间内主要的电力生产手段，如何促进火电厂在电力生产过程中，更好地发挥节能减排作用，是值得我们深入研究的问题，也是可持续发展理论价值观下的必然选择。
1电厂热工仪表及自动装置的重要性
对于电厂热工仪表来说，其自身构造具有较强的复杂性，将热工仪表与自动装置进行有机结合，能够对热工仪表整体运作起到一定推动作用，充分发挥其自动化和智能化效能。通过收集设备的各项参数以及发出控制指令，进一步提高发电系统的运作质量和效率，为电厂自动装置的应用和更换提供了机遇，同时还促使发电系统充分发挥其实际效能。但是在实际使用过程中可能会受到外界干扰而降低设备精准度，因此需要重视热工仪表及自动装置的维护与调试工作，才能提高发电系统运行质量和效率，延长设备使用寿命，推进电力企业的可持续发展进程。
2火电厂热工自动化设计中节能减排
2.1提升节能减排技术的整体效能
火电厂节能减排是一项复杂的系统工程，设计人员要广泛吸收借鉴其他行业的新技术，实施清洁生产的全新发展战略。本着“节能、降耗、减污、增效”的原则，对火电厂新建、改建和扩建项目的原料使用、资源消耗、资源综合利用、污染物产生和处置进行分析和论证，降低生产成本，达到节能减排和环境保护的要求，提高企业的综合效益。
2.2等离子点火
等离子点火在节能环保和技术先进性等方面具有明显的优势，因此，在我国火电厂中被广泛应用。采用传统点火技术时，锅炉点火系统会受到煤炭质量的影响，在遇到烟煤、贫煤、褐煤时，传统点火系统很难实现有效点火。等离子点火采用了集电磁、机械压缩与开放式磁稳于一体的等离子发生器，其功率可调、连续，能成功地点燃烟煤、贫煤以及褐煤。该项技术的应用不但大大提高了火电厂锅炉运行效率，也降低了火电厂对燃煤质量的要求。等离子点火系统采用高导电、高导热以及不易氧化的特殊合金材料制成阳极和阴极，并且采用了强化冷却结构，能够长期稳定使用。此外，由于使用了特殊合金材料，可直接以空气作为等离子载体，而不需要使用专门的惰性气体对电极进行保护，不但使系统更为简化，还在很大程度上降低了运行费用。
2.3电子装置室空调
和集中控制室相比，电子设备室并无过高的空调标准，舒适性标准也不存在，所配置的DCS、DEH、MEH等电子装置柜同样没有过高的环境温度适应方面的需要，仅需有效控制温度变化率即可，从而将无结露、有害静电不出现（电子板件）避免，满足需要。比如OVATION系统（美国艾默生公司生产的一种分散控制系统）控制器机柜能在0～50℃环境中运行。一般来说，宜和暖通专业相结合完成电子设备室空调配置方案确定，以此减少该空间空调工作费用。
2.4机组负荷经济分配
以往火电机组控制系统中的自动发电控制主要是由电网对各台单位机组的目标负荷进行直接调控，即利用硬接线的方式，将远程终端与电厂端机组DCS进行连接，由此达到远程调控的效果，该方式可有效确保电厂及电网运行的可靠性、安全性，但不具有明显的节能减排效果。随着“厂网分开”和“竞价上网”的深入实施，原来的自动发电控制方式已不适用，需由各发电公司单独发送负荷指令，给各个机组分配电厂经济负荷，以此将火力发电机组与自动發电控制有效连接起来，提高电网营运的经济性。负荷经济分配一般情况下会配置到SIS系统（厂级监控信息系统），也就是以耗差分析结果和单元机组实时性能的计算结果为依据，得出机组负荷的实时特性曲线，掌握负荷经济分配的实时效果。在设计之初就可以将MIS系统（管理信息系统）和SIS系统的通用功能进行结合，设计出一套兼具MIS系统功能和SIS系统功能的综合化系统，如此不但可为电厂节约初始投资，还可适应电厂调度工作的需要，为电厂日常信息管理提供有效保障，在源头上解决排放指标和能耗控制的难题。
2.5单元机组控制与脱硝、脱硫的融合
在当前环境下，大多数火电厂采用烟气石灰石湿法脱硫。传统的脱硫控制装置，与主机组的控制装置是两个分开的系统。系统之间的信号传输，都是靠有限数量的硬接线，以达到操作需求的保护和联动。不断增加的火电厂污染和能耗问题，使环保要求随之提高，所以要使基建脱硫与机组完成同步，拆除旁路挡板，移除烟气脱硫系统气-气交换器、增压风机，让锅炉控制，与脱硫系统烟道控制紧密结合，从而减少污染排放。将脱硫控制划分于火电厂DCS控制之下，同样是实现节能减排的关键。脱硫控制需要锅炉控制回路，以及保护逻辑设计，渗透到烟气排放温度控制、吸收塔温度保护、烟道挡板开闭、脱硫浆液制备、脱硫废水处理、浆液循环、石膏脱水控制中。这需要在建造电厂的前期准备阶段，进行规划设计的协调，以实现对主厂控制系统和脱硫系统的综合控制。
2.6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。
2.7传感器冗余策略
参数开关、热电阻、热电偶等各种传感器冗余配置在大机组控制回路、保护逻辑中比较普遍，而截止目前依然没有统一的标准可以参考使用，冗余过滥现象比较普遍。例如，封闭环调节被调量检测（部分工程项目）均有三冗余传感器设备配置，这种配置方案中，如果要分开操作保护与调节，液位开关（单台高压加热器液位检测用）和液位变送器配置数量最少需要三台，这无疑需要更多的传感器装置，而过多配置传感器的直接结果就是增大电缆电能耗费，加大投资力度，日常维护消耗等都会有一定程度的增加，因此究竟有没有必要采用这种方案，需要从实际出发进行全面分析探讨。
结语
综上所述，我们可以看出在火电厂系统结构、运行管理都比较复杂。所以致使热工自动化在设计与执行的过程中也是存在很多的问题，而热工自动化的设计与节能减排的影响因素种类很多，所以就要求设计人员在设计的时候要充分的考虑各种因素的影响，综合制定出适合该火电厂实际情况的设计方案。一定要注意节能减排的要求，这样可以有效地节约能源，减少环境的污染。这样可以为我国的可持续发展提供必要的条件，值得国家和单位提高重视度。
参考文献：
[1]陆健婷.热工优化控制在火电厂节能中的应用效果研究[J].城市建设理论研究（电子版），2016（34）：20-21.
[2]洪盘.浅谈自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].中国设备工程，2018（16）：185-186.
[3]杨亚利.低碳背景下火电厂热工自动化研究[J].中国设备工程，2020（9）：197-198.
[4]康玉国.火电厂热工自动化DCS控制系统的应用及发展分析[J].电力系统装备，2019（20）：18-19.
[5]陈亚凯.自动控制理论在火电厂热工自动化中的有效运用分析[J].科学技术创新，2019（34）：195-196.
（国能双鸭山发电有限公司，黑龙江 双鸭山 155136）
关键词：火电厂;热工自动化;设计;节能减排
引言
随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，燃煤发电这一方式，在将来的很长一段时间里也将持续，火力发电的方式也将是很长一段时间内主要的电力生产手段，如何促进火电厂在电力生产过程中，更好地发挥节能减排作用，是值得我们深入研究的问题，也是可持续发展理论价值观下的必然选择。
1电厂热工仪表及自动装置的重要性
对于电厂热工仪表来说，其自身构造具有较强的复杂性，将热工仪表与自动装置进行有机结合，能够对热工仪表整体运作起到一定推动作用，充分发挥其自动化和智能化效能。通过收集设备的各项参数以及发出控制指令，进一步提高发电系统的运作质量和效率，为电厂自动装置的应用和更换提供了机遇，同时还促使发电系统充分发挥其实际效能。但是在实际使用过程中可能会受到外界干扰而降低设备精准度，因此需要重视热工仪表及自动装置的维护与调试工作，才能提高发电系统运行质量和效率，延长设备使用寿命，推进电力企业的可持续发展进程。
2火电厂热工自动化设计中节能减排
2.1提升节能减排技术的整体效能
火电厂节能减排是一项复杂的系统工程，设计人员要广泛吸收借鉴其他行业的新技术，实施清洁生产的全新发展战略。本着“节能、降耗、减污、增效”的原则，对火电厂新建、改建和扩建项目的原料使用、资源消耗、资源综合利用、污染物产生和处置进行分析和论证，降低生产成本，达到节能减排和环境保护的要求，提高企业的综合效益。
2.2等离子点火
等离子点火在节能环保和技术先进性等方面具有明显的优势，因此，在我国火电厂中被广泛应用。采用传统点火技术时，锅炉点火系统会受到煤炭质量的影响，在遇到烟煤、贫煤、褐煤时，传统点火系统很难实现有效点火。等离子点火采用了集电磁、机械压缩与开放式磁稳于一体的等离子发生器，其功率可调、连续，能成功地点燃烟煤、贫煤以及褐煤。该项技术的应用不但大大提高了火电厂锅炉运行效率，也降低了火电厂对燃煤质量的要求。等离子点火系统采用高导电、高导热以及不易氧化的特殊合金材料制成阳极和阴极，并且采用了强化冷却结构，能够长期稳定使用。此外，由于使用了特殊合金材料，可直接以空气作为等离子载体，而不需要使用专门的惰性气体对电极进行保护，不但使系统更为简化，还在很大程度上降低了运行费用。
2.3电子装置室空调
和集中控制室相比，电子设备室并无过高的空调标准，舒适性标准也不存在，所配置的DCS、DEH、MEH等电子装置柜同样没有过高的环境温度适应方面的需要，仅需有效控制温度变化率即可，从而将无结露、有害静电不出现（电子板件）避免，满足需要。比如OVATION系统（美国艾默生公司生产的一种分散控制系统）控制器机柜能在0～50℃环境中运行。一般来说，宜和暖通专业相结合完成电子设备室空调配置方案确定，以此减少该空间空调工作费用。
2.4机组负荷经济分配
以往火电机组控制系统中的自动发电控制主要是由电网对各台单位机组的目标负荷进行直接调控，即利用硬接线的方式，将远程终端与电厂端机组DCS进行连接，由此达到远程调控的效果，该方式可有效确保电厂及电网运行的可靠性、安全性，但不具有明显的节能减排效果。随着“厂网分开”和“竞价上网”的深入实施，原来的自动发电控制方式已不适用，需由各发电公司单独发送负荷指令，给各个机组分配电厂经济负荷，以此将火力发电机组与自动發电控制有效连接起来，提高电网营运的经济性。负荷经济分配一般情况下会配置到SIS系统（厂级监控信息系统），也就是以耗差分析结果和单元机组实时性能的计算结果为依据，得出机组负荷的实时特性曲线，掌握负荷经济分配的实时效果。在设计之初就可以将MIS系统（管理信息系统）和SIS系统的通用功能进行结合，设计出一套兼具MIS系统功能和SIS系统功能的综合化系统，如此不但可为电厂节约初始投资，还可适应电厂调度工作的需要，为电厂日常信息管理提供有效保障，在源头上解决排放指标和能耗控制的难题。
2.5单元机组控制与脱硝、脱硫的融合
在当前环境下，大多数火电厂采用烟气石灰石湿法脱硫。传统的脱硫控制装置，与主机组的控制装置是两个分开的系统。系统之间的信号传输，都是靠有限数量的硬接线，以达到操作需求的保护和联动。不断增加的火电厂污染和能耗问题，使环保要求随之提高，所以要使基建脱硫与机组完成同步，拆除旁路挡板，移除烟气脱硫系统气-气交换器、增压风机，让锅炉控制，与脱硫系统烟道控制紧密结合，从而减少污染排放。将脱硫控制划分于火电厂DCS控制之下，同样是实现节能减排的关键。脱硫控制需要锅炉控制回路，以及保护逻辑设计，渗透到烟气排放温度控制、吸收塔温度保护、烟道挡板开闭、脱硫浆液制备、脱硫废水处理、浆液循环、石膏脱水控制中。这需要在建造电厂的前期准备阶段，进行规划设计的协调，以实现对主厂控制系统和脱硫系统的综合控制。
2.6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。
2.7传感器冗余策略
参数开关、热电阻、热电偶等各种传感器冗余配置在大机组控制回路、保护逻辑中比较普遍，而截止目前依然没有统一的标准可以参考使用，冗余过滥现象比较普遍。例如，封闭环调节被调量检测（部分工程项目）均有三冗余传感器设备配置，这种配置方案中，如果要分开操作保护与调节，液位开关（单台高压加热器液位检测用）和液位变送器配置数量最少需要三台，这无疑需要更多的传感器装置，而过多配置传感器的直接结果就是增大电缆电能耗费，加大投资力度，日常维护消耗等都会有一定程度的增加，因此究竟有没有必要采用这种方案，需要从实际出发进行全面分析探讨。
结语
综上所述，我们可以看出在火电厂系统结构、运行管理都比较复杂。所以致使热工自动化在设计与执行的过程中也是存在很多的问题，而热工自动化的设计与节能减排的影响因素种类很多，所以就要求设计人员在设计的时候要充分的考虑各种因素的影响，综合制定出适合该火电厂实际情况的设计方案。一定要注意节能减排的要求，这样可以有效地节约能源，减少环境的污染。这样可以为我国的可持续发展提供必要的条件，值得国家和单位提高重视度。
参考文献：
[1]陆健婷.热工优化控制在火电厂节能中的应用效果研究[J].城市建设理论研究（电子版），2016（34）：20-21.
[2]洪盘.浅谈自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].中国设备工程，2018（16）：185-186.
[3]杨亚利.低碳背景下火电厂热工自动化研究[J].中国设备工程，2020（9）：197-198.
[4]康玉国.火电厂热工自动化DCS控制系统的应用及发展分析[J].电力系统装备，2019（20）：18-19.
[5]陈亚凯.自动控制理论在火电厂热工自动化中的有效运用分析[J].科学技术创新，2019（34）：195-196.
（国能双鸭山发电有限公司，黑龙江 双鸭山 155136）