摘要：节能减排是我国当前的一项基本国策，火力发电厂则是节能减排的重点对象，牵涉到规划、设计、管理、运行、设备优化很多方面，其中仪表和控制系统即热工自动化设计的内容也和其密切相关。本文针对热工自动化设计关联节能减排的一些主要问题进行分析，并提出一些看法。
关键词：火电厂；热工自动化；节能减排
一、我国火电厂热工自动化系统发展情况
1.1火电厂热工自动化的主要系统
第一，数据采集处理信息系统。火电厂数据采集信息系统主要负责收集火电厂机组运行后的相关参数及设备状态的检测数据，在收集到火电厂产品的性能指标后，全面筛查，为火电厂机组操作人员提供更加高效的数据信息，从而达到提升火电厂数据采集信息准确性的目的。第二，调节系统。调节系统主要是实现主汽温度调节、引风量调节等功能，火电厂调节系统也是人工自动化技术的关键核心。第三，火电厂顺序控制系统。这一控制系统是负责所有火电厂辅机和设备启停顺序的控制。根据火电厂机组运行的实际状态，实时转换电厂设备的真实启停状态，进而保证机组运行的安全性。在现阶段的火电厂热工自动化系统中，火电厂变频器的使用范围逐渐扩大。在热工自动化设计中，设计人员要根据火电厂的实际网络运行状况，创建较为先进的通信网络系统，实现电厂各个区域信息之间的有效传输。在信息传输过程中，通信网络系统分为低速通信、中速通信和高速通信三个层面。
1.2火电厂热工自动化系统特点分析
我国火电厂热工自动化设计采用的是多层化结构，每层与每层之间的操作对象及相对应的功能模块都存在很大的差异，因此，热工自动化系统有其专门的软件控制。一般高层的热工自动化系统都是从控制软件包的自动控制角度入手，对中层和底层软件系统进行综合管理。在火电厂运行过程中，设计人员要创建一个以火电厂运行数据处理为中心的信息管理系统，通过数据采集处理等模块，实现机组的自动化控制。软件平台与硬件配置之间的差异还是很大的，因此热工自动化系统具备以下几个特点:
第一，硬件积木化特点。对自动化系统功能模块的选择一般是在系统中甄选模块，这种做法对火电厂人工自动化系统的整体性不会造成太大影响。
第二，软件模块化特点。火电厂热工自动化系统为广大用户提供了大量的软件模块，这些软件模块具备实用性，可减少软件实际开发中的工作量，减轻工作人员的负担，大幅度提升整体工作效率。
1.3热工自动化系统发展现状
火电厂热工自动化技术的发展主要经历了四个阶段，分别是就地控制、集中控制、计算机控制和分散型系统。在上述阶段中，分散型系统主要由交换设备、操作技巧等部分构成，具有分散控制、集中管理的特点。随着高新技术的不断融入，分散型系统可以直接控制比较复杂的电力生产过程，可以有效适应不同技术人员的操作需求，供火电厂工作人员各自操作。
随着我国自动化技术的不断发展，主控与副控一体化成为了热工自动化系统发展的主要趋势，也加快了火电厂的信息化建设，不仅有效降低了火电厂的发电成本，还满足了低碳经济发展需求。未来，热工自动化系统的节能减排技术必定会成为我国火电厂设备更新的主要发展方向。
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二、节能减排新技术的应用
2.1提高微油点火与等离子点火的可靠性
微油点火与等离子点火具有环保效益明显、节能燃油等优点，目前已被广泛推广设计到我国火力发电厂。但在低负荷及冷炉点火阶段，煤粉燃烬的延迟极易引起炉膛上部屏过处烟温升高，进而导致高温受热面产生超温风险。但点火不均及飞灰含碳量的沉积都是点火时的不安全因数。点火不均易导致锅炉膨胀不均匀，烟气内飞灰可燃物含量在烟道、空预器等处大面积沉也易引起自燃。基于此，需从两方面进行控制，即点火控制逻辑必须完善优化省煤器灰斗除灰、空预器吹灰、风粉浓度、一次风速、煤灰粒度等的控制设计；尽快研发更先进的飞灰可燃物检测仪表，由此提高实时检测的效果。
2.2单元机组控制与脱硫的融合
目前多数火力发电厂皆选用烟气石灰石湿法脱硫，以前脱硫控制系统与主厂房的控制系统为独立的两个系统。两者间必要的交换信号由数量有限的硬接线连接起来，由此完成运行所需的保护与联动。随着火力发电厂污染与耗能问题的加剧，环保要求的提高要求基建项目脱硫与机组同步，同时取消烟气脱硫系统气-气交换器及旁路挡板，由此取消增压风机，此时锅炉控制与脱硫系统烟气通道控制间的联系必然更加紧密，因此把脱硫控制归集到机组DCS控制是火力发电厂节能减排的必然选择。脱硫控制要求锅炉控制回路与保护逻辑设计的内容覆盖到烟气排放温度控制、吸收塔超温保护、烟道挡板开闭及脱硫浆液制备、脱硫废水处理、浆液循环与石膏脱水控制。这就要求在电厂筹建初期就应统筹规划设计，以便达到主厂房的控制系统与脱硫系统一体化控制。
2.3编制大型辅机采用变频控制的技术规范
实践证实，若把变频器引入周期性大幅度变化或负荷频繁调节的转动机械领域，其必然表现出极其显著的节能功效。例如四川省某火力发电厂320MW机组，其两台凝结水泵采用一拖二高压变频器调速进行控制，若按全年平均负荷的4/5进行计算，厂用电较原有定速泵下降452.5kW；若按年运行5000h进行计算，全年用电量下降22652kW•h。虽然变频器的节能效果异常显著，但变频器的设备投资费用较高，其中高压变频器尤甚，此外变频器专用房间的设置也应被考虑到位，同时变频器的安装设计阶段应考虑采取相关措施，以防高次谐波干扰到周围信号。由此可见，必须对火力发电厂内某些最适宜采用变频控制的辅机进行可行性分析及推广，其中编制行业性的技术规范十分必要。若辅机的转速调节范围较小或以额定负荷运行，那么此类辅机选用变频器前必须进行相应的经济技术比较分析。针对变频方式的设计，必须综合考虑变频器电压等级的选定及变频器控制方式的选定，其中后者选定的依据包括负载转矩特性、调速范围、负荷变化特点、辅机类型等。
三、结束语
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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论文作者:贾锦源
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/26
标签：火电厂论文; 热工论文; 节能论文; 变频器论文; 自动化系统论文; 火力发电厂论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第7期论文;