曾學(xué)文

（國家能源集團(tuán)江西電力有限公司，江西 南昌 330029）

當(dāng)前，中國火電廠集控運(yùn)行模式發(fā)展如火如荼。通過一段時間的發(fā)展，已基本實(shí)現(xiàn)了對整個火電廠的全面覆蓋。但是在能源利用方面，火電廠集控運(yùn)行節(jié)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于火電廠內(nèi)部設(shè)備的飛速發(fā)展，能耗占比仍然處于較高的水平，成為阻礙火電廠集控運(yùn)行模式大范圍推廣的首要因素之一。從節(jié)能降耗視角入手，研究火電廠集控運(yùn)行的優(yōu)化措施具有非常重要的意義。

1 火電廠集控運(yùn)行情況

某火電廠位于市鎮(zhèn)東北部，距離市鎮(zhèn)0.8 km，東南方向?yàn)殍F路樞紐。該火電廠規(guī)劃容量為2 400 MW，已安裝2×300 MW機(jī)組、2×600 MW機(jī)組，已投產(chǎn)發(fā)電，主廠房選擇汽機(jī)房、煤倉間、鍋爐房、除氧間并列式布置方式。根據(jù)現(xiàn)代化火力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)過程控制需求，采用了DSC和可編程邏輯控制器等計算機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以中小型計算機(jī)為載體，實(shí)現(xiàn)了集中控制、集中管理?？删幊踢壿嬛饕窃跈C(jī)組處于協(xié)調(diào)控制模式下（汽輪機(jī)控制與鍋爐控制均在自動狀態(tài)），根據(jù)機(jī)組指令回路接受電網(wǎng)中調(diào)AGC指令或者機(jī)組運(yùn)行人員指令，由汽輪機(jī)控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)、鍋爐風(fēng)粉控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)達(dá)到對系統(tǒng)負(fù)荷指令相應(yīng)目的。而在AGC投入條件無法達(dá)到時，可以由機(jī)組運(yùn)行人員采取鍋爐跟隨汽輪機(jī)控制的方式，配合參數(shù)設(shè)置，驅(qū)動鍋爐自動調(diào)整壓力，汽輪機(jī)則控制功率均衡。

2 火電廠節(jié)能降耗的特征

增強(qiáng)對資源的利用率。火電廠在實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)的時候，通常會消耗很多的煤，這些都是屬于不可再生資源，通過應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)，采用更加先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，可以極大地提高生產(chǎn)效率，加強(qiáng)對資源的利用效率。

促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。為有效降低火電廠在生產(chǎn)過程中的能源消耗，就需要改善生產(chǎn)技術(shù)。在以往的生產(chǎn)模式中，因?yàn)榧夹g(shù)的落后，資源利用率較低，導(dǎo)致出現(xiàn)了很多的資源浪費(fèi)。為實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的，就需要對現(xiàn)階段的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以此推動技術(shù)的進(jìn)步。

促進(jìn)企業(yè)長久發(fā)展?；痣姀S應(yīng)用集控運(yùn)行模式，增強(qiáng)資源利用效率，減少污染物排放，可從生產(chǎn)角度上加強(qiáng)生產(chǎn)效率，降低能耗，減少環(huán)境污染，這對于推動火電廠的長久發(fā)展來說，可起到至關(guān)重要的作用。

3 火電廠集控運(yùn)行方面存在的問題

過熱氣溫系統(tǒng)的控制問題。在給過熱氣溫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控的過程中，工作人員一定要調(diào)整好空氣系數(shù)，以此保障水與煤比例的合理性，這樣一來，才可以使汽溫系統(tǒng)達(dá)到最好的運(yùn)行狀態(tài)。若是有誤差發(fā)生，就會非常有可能出現(xiàn)過熱的情況，進(jìn)而對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不好的影響。所以，工作人員一定要強(qiáng)化自身的技能以及隨機(jī)應(yīng)變的能力，如此才可以在系統(tǒng)發(fā)生微過熱這一問題時，采取科學(xué)有效的方法加以解決，能夠通過直流爐來完成對煤水比例的正確調(diào)整，可切實(shí)確保它的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。但是過熱汽溫系統(tǒng)也會在運(yùn)轉(zhuǎn)上發(fā)生些許問題，這主要是因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)有問題而出現(xiàn)的，如設(shè)計的不合理，或者在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中有缺陷等，只要發(fā)生上述提到的任意情況，都會影響到熱汽溫系統(tǒng)在運(yùn)行中的效率。

再熱汽溫系統(tǒng)的有效控制。把再熱氣溫系統(tǒng)的控制情況與過熱氣溫系統(tǒng)的控制情況展開比較，前者的控制過程要更為復(fù)雜。因?yàn)閳?zhí)行中的困難系數(shù)增加，難以順利進(jìn)行，部分火電廠也不具備信心，但為了保障火電廠的正常運(yùn)行，有很多人認(rèn)為，采用較簡單的方式來維持現(xiàn)狀，如借助減溫水。雖然此方法也可以促進(jìn)火電廠的正常運(yùn)行，但是站在長遠(yuǎn)的視角來看，其會對設(shè)備造成破壞，這樣一來，就會降低火電廠的效率。通過長時間的實(shí)踐來看，可采用擺動燃燒器，來調(diào)節(jié)蒸汽加熱系統(tǒng)。

主汽壓力系統(tǒng)的合理管控問題。就現(xiàn)階段發(fā)展而言，火力發(fā)電廠對主汽壓力系統(tǒng)的管控，主要是利用主汽壓力計算公式來完成的，并且此公式能夠極大地滿足中國在這一領(lǐng)域中的需要，促使工作難度降低，逐漸減少學(xué)習(xí)中的問題，因此，其在主汽壓力系統(tǒng)的管控中得到了大量的應(yīng)用，這就對人員提出了更高的要求，應(yīng)充分掌握此項(xiàng)技能。然而在具體的應(yīng)用中，部分火力發(fā)電廠在間接能量平衡系統(tǒng)的應(yīng)用操作上，還是會存在些許的問題，所以，在這種形勢下，一定要借助能量平衡公式，來重新展開相關(guān)計算。

4 火電廠集控運(yùn)行的節(jié)能降耗措施

4.1 節(jié)能措施

節(jié)水措施。現(xiàn)有機(jī)組定排冷卻器改造是降低火電廠水分損耗的主要因素之一，以往火電廠設(shè)備中冷卻器均為列管式冷卻器，中冷器由剛性固定支承布置在一級汽缸、二級汽缸之間，后冷器以立式布置在二級汽缸后基礎(chǔ)位置，具有冷卻效果不理想、使用年限短、維修難度大等缺點(diǎn)。因此，技術(shù)人員可以利用排氣量較小的壓縮機(jī)支持的定排管式冷卻器代替上述模式。首先，由一級汽缸出口引出一個滿足流量要求總管后通入冷卻水池并劃分為多排小管徑冷卻排管；其次，經(jīng)冷卻水池將多排小管徑冷卻排管匯聚成一條總管；最后，經(jīng)一級油水分離器（二級汽缸口法蘭上）進(jìn)入二級汽缸進(jìn)口。其中一級汽缸總出口管道內(nèi)徑計算公式如下：

式（1）中：Q為氣體容積流量，為40.00 m3/min；Vp為氣體在管道內(nèi)平均流速，為16.00 m/s。

代入數(shù)值后，可以選擇一級汽缸總出口管為D159×4.5的無縫鋼管。改造后可以通過提高中間冷卻器的冷卻效果，節(jié)約水分指示功，并降低整機(jī)功耗。

在冷卻器改造的基礎(chǔ)上，火電廠可以依據(jù)一水多用、逐步降級使用的方針，對接污水處理廠中水，用于機(jī)組運(yùn)行鍋爐補(bǔ)給水或者輔機(jī)冷卻水、熱網(wǎng)補(bǔ)水，并將配套建設(shè)的給排水、中水深度處理回用系統(tǒng)納入集控運(yùn)行體系，沿著污水處理廠中水→機(jī)械加速澄清池→變孔隙度濾池→清水箱→升壓泵→反滲透及除二氧化碳器→中間水箱、中間水泵→二級除鹽水箱→鍋爐補(bǔ)水的思路，進(jìn)行水分節(jié)約應(yīng)用。

節(jié)電措施?；痣姀S應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有輔機(jī)運(yùn)行情況，以水泵、風(fēng)機(jī)等輔機(jī)為對象，由變頻模式代替恒定頻率模式，降低儀器設(shè)備能源損耗。即負(fù)荷低于160 MW時，切換為2個調(diào)節(jié)汽門全開模式；在負(fù)荷超出180MW時，采取定壓運(yùn)行方式，保證鍋爐額定主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度，且汽壓降低汽溫一定時汽輪機(jī)容積流量、流速處于恒定狀態(tài)，結(jié)合允許給水壓力相應(yīng)降低的設(shè)置，顯著減少變速給水泵的用電量[1]。同時在優(yōu)選能耗低的照明設(shè)備類型的基礎(chǔ)上，將照明設(shè)備運(yùn)行時間、開啟/閉合管理納入集控運(yùn)行體系中，降低非必要電力電源損耗，為電力能源控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)助力。

節(jié)煤措施。在火電廠鍋爐集控運(yùn)行階段，燃料不充分燃燒情況發(fā)生頻率較高，勢必造成固體能源的低價值損耗，對周邊生態(tài)環(huán)境造成污染。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)從燃料充分燃燒視角入手，及時調(diào)整燃料燃燒狀態(tài)，降低燃料化學(xué)燃燒熱損耗[2]。同時科學(xué)調(diào)整風(fēng)量，控制空氣過剩系數(shù)處于較小的水平，維持爐膛內(nèi)部溫度一定，保證煤料燃燒熱量傳遞效果。為最大限度提高煤燃料利用率，可以設(shè)定集控運(yùn)行時煤種混用比例，根據(jù)燃料燃燒情況，科學(xué)加入褐煤或其他低水分含量煤種，節(jié)省煤料損耗，提高煤資源利用率。

節(jié)油措施。在火電廠鍋爐集控運(yùn)行時，技術(shù)人員應(yīng)從提升設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性出發(fā)，每間隔一定時期進(jìn)行鍋爐、設(shè)備特別是低負(fù)荷燃燒狀態(tài)下設(shè)備檢修。同時將大油槍更改為小油槍，由等離子點(diǎn)火系統(tǒng)代替油槍點(diǎn)火系統(tǒng)，配合燃油助燃概率的精密控制，達(dá)到良好的節(jié)油效果[3]。

一般在汽輪機(jī)組為60萬kW時，真空每升高1.00 kPa，燃油耗量可以降低2.40 kW·h，真空度每升高100 Pa，燃油耗量可以降低0.24 kW·h。因此，技術(shù)人員可以汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)為對象，時刻關(guān)注凝結(jié)水過冷溫度，防控凝結(jié)水過冷、真空系統(tǒng)泄漏問題出現(xiàn)。同時在檢查凝汽器或排氣裝置蒸汽入口位置密封性的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可以將自動化技術(shù)應(yīng)用到濕冷機(jī)組中，驅(qū)動凝汽器根據(jù)實(shí)際運(yùn)行水位、水溫以及循環(huán)冷卻水供應(yīng)量進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，保證水溫、水位、循環(huán)冷卻水供應(yīng)量均處于正常范圍內(nèi)。

火電廠集控運(yùn)行技術(shù)的智能化。就現(xiàn)階段發(fā)展而言，智能技術(shù)得到了非常大的發(fā)展空間，而將其應(yīng)用在火電廠集控運(yùn)行方法中，將會有效促進(jìn)火電廠集控運(yùn)行的智能化。通過在火電廠管理工作中借助模型進(jìn)行分析，深入分析具體的模型，能夠在最大程度上增強(qiáng)集控運(yùn)行的智能化水平，并且利用計算機(jī)技術(shù)，可遠(yuǎn)程操作模型，如此一來，就切實(shí)達(dá)成了對火電廠集控運(yùn)行的智能操控，進(jìn)而在最大程度上減輕人員的工作壓力，舒緩心情。隨著智能化技術(shù)的深入應(yīng)用，可有效增強(qiáng)火電廠集控智能化的水平，進(jìn)而通過集控運(yùn)行的優(yōu)勢，來處理在生產(chǎn)過程中的問題，促進(jìn)火電廠集控運(yùn)行的節(jié)能降耗。

創(chuàng)建集散系統(tǒng)控制技術(shù)?；痣姀S集控系統(tǒng)中涵蓋了非常多的技術(shù)，其中有集控、集散技術(shù)等，為真正實(shí)現(xiàn)良好的集成降耗效果，應(yīng)合理采用這些技術(shù)。在這些技術(shù)當(dāng)中，集散系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用中還涉及到了其他的技術(shù)，如分層控制模式等，這些模式都很復(fù)雜，結(jié)合此情況，應(yīng)對每個具體的調(diào)整過程進(jìn)行修正，然后化整為零，逐漸形成一個節(jié)能優(yōu)化系統(tǒng)。采取這樣的方法，能夠有效確保機(jī)組正常運(yùn)行，合理控制各項(xiàng)參數(shù)，促使其接近于設(shè)計值，這樣就可以將能耗，降低的水平。閥內(nèi)漏對能耗有著非常大的影響，通過創(chuàng)建集散系統(tǒng)控制技術(shù)，可組建閥門內(nèi)漏臺賬，人員結(jié)合臺賬，定期進(jìn)行查漏，再加以處理，就能夠在最大程度上降低能耗；在實(shí)際運(yùn)行過程中，做好疏放水調(diào)整這一工作，是很重要的，其可以有效降低水消耗，從而達(dá)成對水資源的循環(huán)利用；此外，還要做好啟停機(jī)過程中的節(jié)能管理工作，在進(jìn)行冷態(tài)啟動的時候，需借助凝輸泵給除氧器上水并換水，這樣一來，就能夠有效降低凝結(jié)水泵運(yùn)行的消耗。

4.2 降耗措施

鍋爐排煙損耗降低措施。排煙溫度是鍋爐排煙損耗主要影響因素，為了降低鍋爐排煙損耗，可以從降低一次風(fēng)率入手[4]。即在磨煤機(jī)集控運(yùn)行階段，進(jìn)行磨煤機(jī)曲線優(yōu)化調(diào)整，促使其與給煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度相適應(yīng)，盡可能地過量配方石子煤，防控因石子煤室內(nèi)煤渣堆積而對磨煤機(jī)一次風(fēng)速造成的不利影響。其中一次風(fēng)流量信號需要經(jīng)風(fēng)溫、風(fēng)壓補(bǔ)償開方處理后獲得。即在獲得一次風(fēng)壓差信號PDT7508A1、一次風(fēng)溫信號TE7508AB后，按照下式進(jìn)行計算：

式（2）中：Q為一次風(fēng)瞬時流量，kg/s；ΔP為一次風(fēng)流量壓差，Pa；PT為空預(yù)器出口一次風(fēng)壓力，kPa；TE為一次風(fēng)入口溫度，℃。

在集控運(yùn)行階段，為避免兩風(fēng)量變送器出現(xiàn)偏差導(dǎo)致鍋爐排煙損耗超標(biāo)，可在優(yōu)化一次風(fēng)流量信號調(diào)整參數(shù)的基礎(chǔ)上，以磨煤機(jī)一次風(fēng)量取樣管路為改造對象，由中間取樣代替測點(diǎn)兩側(cè)取樣。即從左右兩側(cè)切割取樣管，將2個三通分別焊接在正壓側(cè)中間、負(fù)壓側(cè)中間位置，并與2個變送器的正壓側(cè)、負(fù)壓側(cè)相連接，以便消除變松器測量偏差。由于磨煤機(jī)控制系統(tǒng)為單回路，控制器為比例積分控制器，在一次風(fēng)量、磨煤機(jī)指令信號存在偏差時，可以經(jīng)控制器比例積分調(diào)整一次風(fēng)擋版開度，并進(jìn)行控制模塊PID整定，保證磨煤機(jī)輸出所需煤粉量與一次風(fēng)量相對應(yīng)。進(jìn)而從協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)鍋爐燃燒指令、二次風(fēng)測量值入手，將兩側(cè)投燃油量相減后作為燃煤指令，配合高低限、單/雙端運(yùn)行系數(shù)切換，獲得一次風(fēng)流量設(shè)定值。

再熱器減溫水量損耗降低措施。在鍋爐內(nèi)加入減溫水后鍋爐內(nèi)水溫不可避免地會向較低水平變化，此時，為達(dá)到集控運(yùn)行初期設(shè)定的溫度數(shù)值，勢必需要從內(nèi)部損耗部分熱能促使水溫提高到規(guī)定水平。而用于提升鍋爐內(nèi)部溫度熱能的消耗，將遏制鍋爐運(yùn)行效率。針對上述情況，集控運(yùn)行人員應(yīng)從再熱器汽溫系統(tǒng)入手，進(jìn)行減溫水量的嚴(yán)格把控。

增強(qiáng)調(diào)整鍋爐的燃燒。增強(qiáng)鍋爐的燃燒調(diào)整，可參照以下方法：①合理調(diào)整過程空氣系數(shù)。在實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)的時候，若是存在燃料不能完全燃燒的情況，那么燃料的熱量就不能得到完全的釋放，以此導(dǎo)致對燃料的浪費(fèi)，并且還會產(chǎn)生出非常多的污染氣體，致使對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。所以，在鍋爐實(shí)際的運(yùn)行中，應(yīng)通過科學(xué)合理的調(diào)整方法，來盡可能減少燃料燃燒不充分的情況，降低燃料浪費(fèi)情況。除了上述方法之外，還要合理調(diào)整熱空氣系數(shù)，若是過熱空氣系數(shù)過大的話，就會對傳熱的質(zhì)量造成影響，反之，就會影響到燃料的充分燃燒，所以，這就需要合理調(diào)整熱空氣系數(shù)，將它把控在適宜的范圍之內(nèi)，進(jìn)而在確保燃料充分燃燒的基礎(chǔ)上，減少各項(xiàng)熱損失。②篩選合理的燃料。在實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)的時候，可選擇混配煤這一方法，這樣不僅可以減少燃料消耗，降低成本，還可以在最大程度上降低能耗。在混配添加的形式方面，應(yīng)結(jié)合具體狀況來明確相關(guān)形式，可選擇性地加入一些燒煤泥等水分不高的煤種，以此降低燃煤成本。但是，在進(jìn)行混配煤的時候，需充分保障煤的質(zhì)量，可以參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保熱量散發(fā)的穩(wěn)定性。

5 火電廠集控運(yùn)行節(jié)能降耗效果

通過上述措施實(shí)施，火電廠在節(jié)水、節(jié)電、節(jié)煤、節(jié)油等方面取得明顯成效，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升奠定了基礎(chǔ)。在節(jié)水方面，通過現(xiàn)有機(jī)組定排冷卻器改造，每年節(jié)約水分268.96×104t。同時通過市鎮(zhèn)污水處理廠內(nèi)中水應(yīng)用，每臺機(jī)組每日運(yùn)行了節(jié)約水量925 t；在節(jié)電方面，廠用電率達(dá)到5.55%，較年度生產(chǎn)合同降低了0.22個百分點(diǎn)；在節(jié)煤方面，通過機(jī)組運(yùn)行模式的優(yōu)化，以及多機(jī)組低負(fù)荷下變壓運(yùn)行模式實(shí)施，供電煤耗率同比降低了1.75 g/kW·h，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)12 000 t。與此同時，全廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率完成了308.21 g/kW·h，較上年降低0.25 g/kW·h；在節(jié)油方面，每年節(jié)約燃油2.52×105t。

6 總結(jié)

在火電廠集控運(yùn)行模式持續(xù)更新進(jìn)程中，電廠供配電效率持續(xù)提升，但是因系統(tǒng)分析處理不到位，節(jié)能降耗技術(shù)效用發(fā)揮受阻，增加了資源浪費(fèi)風(fēng)險，影響了火電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。火電廠應(yīng)根據(jù)集控運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)，從鍋爐生產(chǎn)、汽輪機(jī)組等方面入手，加強(qiáng)再熱器、鍋爐排煙、熱力系統(tǒng)、汽輪機(jī)、凝汽器管理，加強(qiáng)熱量損失、電力能源損耗管控，保證集控運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益。