国电华北电力有限公司霍州发电厂山西省临汾市031400
摘要：目前我国经济发展迅速，火电厂为我国发展做出了很大贡献。通过分析我国火电厂热工自动化的发展现状，尝试提出新的优化设计方案以及在实际操作中的具体应用，希望能为火电厂的节能减排工作提供建议和参考。
关键词：节能减排；火电厂；热工自动化
引言
节能减排是我国基本国策，而火电厂则是开展节能减排工作的主要对象之一，不仅涉及到生产，还与规划、设计、管理等息息相关，其中热工自动化设计，即为仪表与控制系统等内容也和节能减排有着密切的关联，可作为实现节能减排目标的着手点与突破口。
1我国火电厂热工自动化系统发展现状
1.1热工自动化系统的具体功能
热工自动化系统的具体功能包括：（1）对各项数据的收集和分析功能。这一功能主要承担在整个生产过程中的监测作用，包括对仪器运转过程中各项数据的收集，实时监测设备稳定性，对生产环节中出现的错误进行警示，以及对最后的产品进行完成度检测，精准的控制和准确的反馈，能够为操作人员提供及时有效而又丰富的信息，给人力操作环节提供了极大的便利。（2）模拟量调节功能。这一功能的作用主要包括：对汽包水位的调节；对主汽温度的控制；煤炭供给量的控制；一次风量的控制；二次风量的控制；炉膛差压的调节等。总之就是要以达到火电机组的运转需求为目的，对各项运转数值进行调整，这一功能在很大程度上发挥了热工自动化技术的优势。（3）顺序控制功能。在整个系统的运行中，通过热工自动化手段，实现了对设备的统一控制管理，顺序控制功能作用的发挥，能够使机器的开启关闭顺序，以及联动锁定得到有效控制。对提高机组运行的稳定性效果显著，使生产过程耗能更少，同时节约了人力，使设备控制人员有了充足的休息时间。（4）锅炉安全检测功能。针对锅炉运转过程中的安全，进行实时监测。这一功能又可以分为燃烧器控制、燃烧安全管理两部分，分别有程控点火、燃烧器管理、炉膛安全管理等作用。（5）汽机防护功能。利用ＤＣＳ在汽机设备运转的过程中进行保护，利用信息技术搭建通信平台，完成对汽机的远程监测。
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热工自动化系统的发展概况
火电厂热工自动化技术的演化，经历了局部控制、集中控制、计算机控制和分散式系统四个阶段。在这之中，分布式系统主要由交替设备和操作技能组成，拥有零散控制、统一管理的特点。伴随与高端科技技术的不断融合，分散式系统能够适用于较为困难的电力生产，能够高效配合不同技术人员的不同操作习惯，为火电厂员工提供自定义化的操作体验。
在我国，伴随着自动化技术的不断进步，主要控制和辅助控制的集成，已成为热工自动化系统发展的大方向，并加速了火电厂的现代化程度。这不仅有效地降低了火力发电厂的发电成本，也符合低碳、经济的发展需要。将来，热工自动化系统的节能减排技术，将成为中国火力发电厂设备升级的主要方向。
2保证系统运行经济合理性
2.1采用优化软件
通过对先进实用、合理有效的优化软件的应用，如模糊算法和人工神经网络等，可起到改善热力系统控制回路的工作特性，而针对传统PID控制实施有效的改造，还可达到大幅提升机组运行经济合理性的目的，其所具有的效益主要体现在提升效率、降低能耗和控制污染等方面。
2.2建立知识库
目前大多火电厂都已经配置了成套MIS系统，它借助SIS对发电机组实际运行信息进行采集，可营造良好的信号交流条件。在实际工作中，可由发电行业对相同类型发电机组的运行经验数据进行采集，并建立专门的知识库。知识库成型后，用户可提取主题词与部分特征参数，对相同类型发电机组存在的性能问题进行检索，以便尽快采取措施处理。各个电厂也可以根据这一专家知识库建立各自的专家经验系统，为发电机组运行提供指导。
3节能减排理念在火电厂热工自动化系统中的应用
3.1等离子点火可靠性的提升
等离子点火拥有绿色化、能耗小的特点，已大面积应用于我国的火电厂。不过在低负荷、冷炉点火阶段，煤粉的持续燃烧性可能会导致炉膛上方温度持续升高，产生受热表面过热的危险。粉煤灰点火不均匀、粉煤灰中碳含量的堆积，都是影响点火的不稳定因素。点火不均匀容易造成锅炉膨胀不平衡。烟道气中粉煤灰的可燃比例较高，在烟道气、空气预热器等区域的大量堆积，可能引发自燃。在此基础上，有必要从两个角度进行调整，也就是点火控制逻辑一定要改进省煤器除灰、空气预热器除灰、风粉浓度、一次风速、煤灰粒度等的设置；目前市面上的飞灰含碳检测仪，其实时性不高的缺点已经难以满足现代化的生产需求，要尽快在技术上做出革新，提高检测的及时性。
3.2联合脱硫与单元机组控制
火力发电厂常使用烟气石灰石湿法进行脱硫，配以独立控制单元，虽然其硬件与DCS可在一定情况下保持一致，但并不会影响系统的保护与联动功能。伴随环保要求日益严格，现阶段已提出了基建工程脱硫需要与发电机组实现同步投产的要求，而且还要求逐步取消传统的GGH系统，以降低安装增压风机方面的投入。基于此，对脱硫系统而言，其通道控制与锅炉控制必将形成一个整体，在发电机组DCS当中融入脱硫控制已是必然趋势。引风机与增压风机合二为一，此后引风机的功率将明显增大，严重影响电气设备方面的造价，对此应密切关注改用汽动驱动式风机的可行性。除此之外，还需注重GGH系统在改用水-气交换模式之后的控制方法改变。
3.3大型辅机变频控制
在具有负荷频繁调节与周期性大幅度变化特征的机械中合理应用变频器，能起到十分显著的节能减排作用，所以变频控制技术也逐渐被火力发电厂采纳。现以装机容量为320MW的火力发电厂为例，对变频控制应用的节能减排效果进行分析。该电厂凝结水泵在应用“一拖二”高压变频器进行调速控制以后，相比改造前的定速泵，年均负荷按80%计算，电厂总用电量降低了452.5kW，如果每年机组共运行5000h，则全年可节电近23000kW·h，节能减排效果十分显著。
结语
随着社会的进步，社会对电力的需求一定会持续增长，所以，我们迫切需要加强对火力发电厂节能减排方式的创新，而热工自动化设计领域的节能减排需求最为关键，也最能体现节能减排成效，应该时刻紧抓。
参考文献
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[2]郭飞.火电厂热工自动化设计中节能减排分析[J].科技展望，2016，11（11）：87-88.