火力发电厂锅炉运行控制节能研究

郭志华

摘要：在我国经济和科技迅猛发展的过程中，节能减排、环境污染问题日益加剧，越来越受国家、社会和人们的关注和重视。火力发电厂电能的产出量不断提高，给我国带来了巨大的经济效益和社会效益，但是同时也消耗了大量的煤炭资源，造成了严重的资源浪费和环境的污染，不利于火力发电厂的可持续发展。因此，要想使我国火力发电厂能够绿色、可持续的发展，就必须加强锅炉运行控制的节能降耗进行研究，选择合适运营模式，降低能量消耗。

关键词：火力发电厂;锅炉运行;节能措施

我国是一个资源丰富和人口众多的大国。随着经济与社会的不断发展以及我国人口的不断增加，可利用资源相对地在减少，因此，对火力发电厂的要求也不断提高，尤其现在对环境的重视，这就决定了必须降低火力发电厂的能耗，这样不仅有助于提高电厂的经济效益，而且也对资源节约有帮助，最重要的是能够保护环境。因此，有必要对降低电厂的能耗、提高电厂的发电效率以及降低环境污染等内容进行探讨，制定科学合理的节能措施。

一、火电厂锅炉概述

火力发电运行中，其设备主要有锅炉、发电机和汽轮机。上述三大主机与其他辅助设备合作共同完成了火力发电。主机的运行情况直接影响着火力发电厂的运行效率，在主机当中，锅炉占据着最为重要的位置，也是发电厂能量构成的关键，是能量输入的重要窗口。煤炭在设备中可将化学能转化为热能，这是动力的主要来源。在火力发电厂发展中，作用十分显著，而从锅炉自身结构来看，其主要分为锅炉本体和主要的辅助设备。前者主要由下降管、省煤器、联箱、过热器和再热器构成;后者主要由送引风机、给水泵、给煤机和点火装置等构成。

二、火力发电现状

我国的火力发电规模之大，需求量庞大，而我国的火力发电厂也主要聚集在煤炭资源丰富的地方，只有煤炭资源丰富的地方才更方便建立火力发电厂。我国的火力发电的燃料主要是以煤炭资源为主，有一重要原因就是我国的煤炭资源丰富，然而，相比较于发达国家来说，我国的火力发电供电能耗还比较大，火力发电供电能耗比较大就意味着我国的火力发电在效能上还不够达标，高能耗的火力发电不符合我国可持续发展的战略。因此，在火力发电的设备设施和燃料能源使用等方面部存在着不足的地方，供电质量也有待提高，为了满足广大人民生活的需要，火力发电厂需要在这方面加强管理和改进[1]。

三、火力发电厂锅炉的使用状况

（一）燃料问题

我国的火力发电主要还是以锅炉燃烧产生热能来供应发电，而燃烧的燃料主要还是以煤炭为主，所以煤炭作为火力发电的主要材料就和火力发电厂的生产发展有着密切的关系。火力发电在用煤炭燃烧的时候主要还是以原煤供应使用，这就关系到发电厂采购部门采购燃料时的问题，采购部门应当采购煤炭质量较好的燃料，这样在煤炭燃烧时才不会发生煤炭难以燃烧或者是煤炭不易产热降低产热效能的现象，除此之外，质量好的煤炭也不会产生过量的煤渣，在燃烧的过程中也能减少煤粉在空中的扩散，导致空气污染。然而，质量比较差的煤炭却会让锅炉在一定层面上受到损耗，煤渣也会更多的附着在锅炉上，从而在锅炉的清洁上又要花费人力、物力、财力，严重时，还会加快锅炉的适应寿命。低质量的煤炭在燃烧时还会浪费使锅炉转动时使用的机油以及点燃煤炭所需的燃油，低质量的煤炭在燃烧时需要燃油促进它燃烧，然而比较差劲的煤炭就需要更多的燃料帮助其燃烧，燃油的使用也是一种加大耗能的体现，锅炉在运转时主要依靠的也是电力运作和机油的润滑，大型锅炉在燃烧质量比较差的煤炭时也需要花费更多的机油来润滑加速转动。因此，燃料质量的好坏问题对于锅炉的使用状况来说无疑有着巨大的关联性。

（二）锅炉运行问题

锅炉运行在火力发电中是一个重要的环节，锅炉运行的周期以及助热效果都是影响火力发电质量的关键因素之一。而锅炉的运行周期和产热效果和锅炉的质量有着密切关系。质量更高的锅炉在运作的时候就可以达到电力发电的目标，在煤炭加热时可以更好的使燃料加热产生热能，锅炉转动也可以达到更高运转效率，燃料也可以更快的燃烧。质量比较差的锅炉在运行中也会时常出现中断的现象，在中断的过程中就需要质检员进行维修，在这个过程中不仅浪费人力还会浪费时间，影响电力发电。因此，发电厂在锅炉进行一天的运作之前应当对锅炉进行检测和维修，在锅炉运作中断时再检测维修就会出现很多不必要的麻烦，甚至严重时，这一台锅炉的火力发电就不能继续进行，需要较长时间来进行维修。锅炉运作问题是火力发电问题的重要环节，应当时常检测锅炉设备是否正常，运行效率是否达标。四、自动控制理论在火电厂锅炉自动化中的应用策略

（一）分散控制系统

分散控制系统是将计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术结合起来的新型计算机控制系统。它通过数据高速公路或计算机网络将分散在不同地方，执行不同功能的计算机连接起来，按照信息共享，分散控制，集中管理，总体配置，各司其职的原则，具有信息化、集成化、混合控制、分散性，经济性、开放性和专业性等特点。分散控制系统由高性能、高可靠性的计算机控制系统构成，主要分为数据监控的上位控制机、冗余的数据通讯网络、各种类型信号数字转换的10模块、控制策略执行和数据处理的控制单元。实现将现场各仪表数据采集、传输给上位机进行监控，根据生产流程需求下发和修改控制策略，改变设备运行参数和状态，满足生产控制整个流程需求。

（二）锅炉控制中自动控制理论的应用

自动控制理论通过分散控制系统控制策略的实施体现在锅炉控制的各方面，典型的常规过程控制由被控对象、自动化测量仪表、变送器和执行器和控制器。在常规控制系統中，被控对象的被控参数经测量仪表检测，并由变送器转换成相应的标准电信号输入控制器。在控制器中测量给定值与预先设定的给定值比较，两者的偏差送入控制电路，按照预定的控制规律，产生出相应的控制量。控制器产生的控制量输出到现场的执行机构，控制被控对象中的阀门、挡板等设备，以改变被控参数，使之向给定值靠近。

（三）锅炉控制系统划分及相应控制策略

对锅炉本体设备和辅机设备，自动控制分散系统一般划分为DAS数据采集部分、SCS顺控部分、FSSS炉膛安全监控、MCS协调控制等，通过这些分散控制单元实现锅炉自动化控制。水、煤、风的自动控制能大大提高锅炉的热效率，运行的稳定性，降低人员手动操作的工作量。例如：给水自动控制通过设定水位，启动初期单冲量控制，随着负荷升高逐步切换到三冲量控制，有效防止虚假水位等现象，保证工作介质的稳定。燃料给煤自动控制接受锅炉负荷指令，转化给煤量指令，通过平衡算法块对投入自动的给煤机进行自动加减载给煤量，满足锅炉控制对燃煤量的需求。风量控制使炉膛在稳定的微负压状态下运行、提供满足燃料充分燃烧所需风量等。还有锅炉减温水控制、主汽压力控制、锅炉负荷控制中心等，通过优化锅炉控制策略能使锅炉长期稳定运行。

五、火力发电厂锅炉运行控制节能对策

（一）提高锅炉质量，注重锅炉漏风现象

火力发电厂实际运营中，出现一些难以避免或者容易忽视的问题是在所难免的，但是，正是因为这种小问题最容易引发火力发电厂的锅炉不够环保高效的问题。锅炉漏风是煤炭飞出污染环境的重要原因之一，煤炭是形成空气污染二氧化碳的主要来源，煤炭在燃烧时整个煤块会分解成微小的粒子，如果锅炉是密封的就还可以把这些微小的粒子全部包裹住，但是，一旦出现锅炉漏风就会引发空气污染的现象，煤粉粒子通过锅炉的小缺口溢出暴露在空气当中与氧气结合，再随空气的流动漂浮于空中每一个角落，这种二氧化碳正是最不节能环保的重要来源。锅炉漏风还会导致锅炉温度降低，燃料燃烧需要花费更多的时间，甚至还要花费更多的煤炭燃料来产生热量。在这样的情况下，注重锅炉漏风现象就成为火力发电厂锅炉节能的重要保障。

（二）提高蒸汽的利用效率

火力发电中，应尽量增大蒸汽利用率。分配锅炉供气量时，需始终坚持机组总数效率最高的原则。功能完备的锅炉要充分发挥其作用，在其满载后，可结合锅炉的效率按照由高到低的顺序来承担负荷。为了有效提高蒸汽的利用率，锅炉运行中不能在未做功的条件下对高压蒸汽进行膨胀处理，使其变为低压蒸汽。因此，在锅炉刚刚投入运行的阶段，必须严格控制锅炉的排氣量，高效利用蒸汽，提高锅炉的运行效率。为了达到上述目的，工作人员可以在锅炉投入运行后最大限度的减少排气量，从而使其充分地应用于锅炉运行过程中，加强疏水器运行的稳定性。

（三）优化锅炉设施

要想有效提高锅炉运行控制节能效果，一个重要方式就是优化锅炉设施，实现整体效率的提升。火力发电厂应当引进先进的配套设备，这虽然需要一定的成本投入，但是与设施优化后能耗降低而节约下来的资金相比，这种方式具有极高的经济价值，因此值得推广应用。在锅炉设施优化中，要把重点工作放在高质量鼓风机和锅炉的引进上，这可以在很大程度上提高锅炉运行的效率，起到事半功倍的效果。

六、结束语

目前，火力发电厂锅炉在火力发电过程中，无疑是耗能量最大的设备，因此，火力发电厂应该不断地进行技术改革，不断地研究讨论怎么样才能锅炉机组更加的减少能耗，只有这样才能更好地提升发电效率，才能更好地为社会做贡献。其次，可以有效调节锅炉，来达到提高燃烧效率。锅炉加热面用于吹灰，减少热量损失，防止锅炉泄漏，保证锅炉正常运行，通过各种方式减少蒸汽损失，这也达到了能耗减少的目的。

参考文献：

[1]马楠，由聪火力发电厂锅炉燃烧优化技术的研究探讨[J].电站系统工程，2017（2）：37-38

[2]王磊.火力发电厂锅炉运行中优化策略分析[J]山东工业技术，2017 （16）：179

[3]宋健，刘朝青，谭慎迁.火力发电厂锅炉的燃料及其燃烧分析[J]山东工业技术，2019 （5）：212.