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[摘 要]火电机组是火电厂中最为重要的组成部分之一，机组运行效率高低直接关系到电能生产。近年来，火电厂的规模不断扩大，火电机组的能耗也越来越高，这在一定程度上增大了火电厂的生产成本。为此，对火电机组进行节能降耗已经势在必行。基于此点，本文首先分析了火电厂火电机组的能耗问题，并在基础上对热工自动控制系统在火电机组节能降耗中的使用进行研究。
[关键词]火电厂；火电机组；热工自动控制系统；节能降耗
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0381-01
一、火电厂火电机组的能耗问题分析
在火电厂中，影响火力发电机组能耗的因素主要有以下几个方面：
（一）锅炉因素
火电厂锅炉的燃料是影响其能耗最主要的因素之一，其中煤的种类和煤粉细度都会对锅炉能耗产生影响。
1.煤的种类。对于型号相同的锅炉而言，选用的煤种不同，其运行效率的差别非常巨大。通常情况下，不同的火电厂由于地理位置的差异，使得其选用的燃煤种类均不相同，就算是同一个火电厂，在不同的生产时期使用的燃煤也是不同的。燃煤挥发分绝大部分均为可燃性气体，当煤进入锅炉炉膛内加热之后，挥发分便会不断析出并着火燃烧，从而释放出大量的热量对煤粉气流进行加热，最终达到焦炭的著火温度，此时煤粉便会燃烧。在整个燃烧过程中，挥发分起着非常重要的作用，相关试验结果表明，挥发分的含量越高，由其燃烧所产生的热量就越高，燃烧过程中的热损失率就越小，燃烧自然就会越稳定。当挥发分每减少1个百分点时，飞灰中的可燃物就会相应增加0.113%，而飞灰中含碳量每下降1个百分点，锅炉的运行效率便能够提高3%左右。
2.煤粉细度。试验表明，越细的煤粉所需的燃尽时间就会越短，这样不但能够显著提高燃烧效率，而且还能使飞灰中可燃物的含量大幅度降低，同时水冷壁的结渣也会相应减少，炉膛出口的烟温也会随之下降。煤粉细度降低，磨煤机制粉所需的电耗会有所增加，但降低煤粉细度和增加其均匀指数的做法是可行的，最佳的煤粉细度需要通过相关试验进行确定。
（二）汽轮机因素
1.减温水量。再热器减温水一般都是由给水泵中间的抽头引出，这导致了机组能耗增高。当过热器减温水由高加出口的减温水参数与进入锅炉给水相同时，对热力系统的影响相对较小，如果给水泵出口的减温水参数未经高加加热，那么其循环效率会比主给水的循环效率低很多，这不但使系统的热经济性降低，而且还会造成系统能耗增大。通常情况下，过热器减温水增加会使给水流量相应减少，抽气量也会随之减少，机组的功率则会随之增加，所需的能耗也会相应增大。
2.汽轮机结构。在研究汽轮机内效率时，一般都是以高、中、低压缸的缸效率为主要衡量依据，缸效率的高低则取决于汽轮机的设计和制造水平，同时，级间漏气多少、通流部分的清洁度等因素都会对汽轮机的内效率造成影响。主汽门和调节汽门的节流损失是影响高压缸效率的主要因素。大部分汽轮机都是采用喷嘴或是节流的配汽方式，其中喷嘴配汽属于定压运行方式，该方式的理想循环效率较高，但进气量却是由调门的开启顺序进行控制，所以在特定的负荷范围内调门的节流损失会始终存在，尤其是低负荷条件下，调节汽门的开启次数较少，节流损失更大，有时会超出定压运行参数，这会导致能耗增大。节流配汽属于滑压运行方式，当调门部分或是全部开启时，通过锅炉出口压力对汽轮机进气量的调节过程属于郎肯循环，其效率相对较低，不存在调门节流损失，高压缸的效率较高，能耗也会随之降低。
二、热工自动控制系统在火电机组节能降耗中的使用研究
火电厂火电机组的热工过程中，热工自动控制系统主要包括以下内容：燃烧控制、制粉系统控制、汽轮机协调控制、锅炉汽包水位控制、再热蒸汽温度控制、主蒸汽温度控制等等。
（一）热工自动控制系统在锅炉降耗中的应用
在锅炉正常运行的过程中，风量、风速、氧气量都是燃料燃烧必不可少的指标，这些指标对锅炉的排烟热损失具有不程度的影响，想要降低锅炉的运行能耗，就必须在日常运行中，对这些指标进行重点控制和分析。
1.当送风量发生变化时，能够引起炉膛内过量空气系数的变化，这样便会对燃料的燃烧造成影响，而想要这个影响降至最低，送风量就必须为最佳值，这个值应该是锅炉排烟损失与未燃尽损失之和的最小值，故此，在氧气量自动系统中，应当对负荷与氧量对应的设定值曲线进行优化调整，这样能够达到节能降耗的目标。在锅炉运行应当准确判断风量大小并对其及进行适当调整，从而使风量处在最佳值上，最佳值的依据除了负荷以及燃煤量之外，还应当参照氧量大小来进行确定。若是氧量测点安装在锅炉尾部的受热面上，测点前的烟道漏风大小会对测出的氧量值有所影响，这样便无法准确反映出炉膛出口的过量空气系数，所以氧量测量应当尽量靠前安装，最佳的安装位置应当在炉膛出口上。此外，还应当定期通过试验确定最佳氧量值及其负荷变化曲线，并以此作为依据，对锅炉日常运行的氧量进行控制调整，同时，还应定期对氧量表进行校验，借此来为燃烧分析调整提供准确、可靠的依据。
2.在国产锅炉机组设计时，大部分设计人员都普遍认为进入炉膛的风量中，除了炉膛与制粉系统漏风之外，其余的风全部都会通过预热器。制粉系统在运行过程中，需要掺入部分冷风，这样能够保持磨煤机出口的温度，而该过程会使通过预热器的风量小于设计值，致使排烟温度升高。为此，热控系统应当对锅炉的总风量进行有效控制，并制定出于与给煤量相匹配的总风量曲线。
（二）热工控制系统在汽轮机节能降耗中的应用
1.通过对主汽温度进行控制可以使机组煤耗自动降低。当机组在低负荷及燃煤质量较差的条件下运行时，会导致主汽温度的波动变化增大，这会对机组的能耗造成严重影响。为此，可按照机组锅炉的具体燃烧特性设计汽温自控策略对控制参数进行优化，以此来提高汽温自动调节品质。当汽温稳定之后，可以适当对温度设定值进行提高，并让机组在这样的环境中运行，实践表明，若是平均主汽文度提高4摄氏度，则能够使煤耗降低0.4g/（kW·h）。
2.通过对再热温度进行控制也能够达到自动降低机组煤耗的目的。通常情况下，再热气温的调整特性不良主要是燃烧器的摆角无法投自动，或是烟气挡板的调节性能较差。当机组在较高的负荷条件下运行时，需要减温水参与才可以确保再热器温度不超出规定标准，但是减温水的使用会导致供电煤耗增大。为此，可通过对给水自动控制系统进行优化来达到节能降耗的目的，保持中间点的温度稳定，从而确保主汽温度稳定。
3.通过对高加、低加水位自动调节的品质进行优化，并合理设定高加和低加水位，可以减少加热器的端差，从而达到节能的目的。
结论：
综上所述，火电机组的节能降耗是一项较为复杂且系统的工程，由于影响火电机组能耗的因素较多，所以必须针对各种因素采取行之有效的措施来降低机组运行能耗。实践表明，通过热工自动控制系统的应用，能够使火电机组的能耗显著降低，这对于提高火电厂的整体效益具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1] 万俊松.熊志军.自动控制系统对660MW超超临界机组节能降耗影响的研究[J].江西电力.2012（6）.
[2] 杨志远.罗毅.工业控制系统的优化整定及其在火电厂中的应用[J].中国电机工程学报.2009（7）.
[3] 罗毅等.350Mw机组主汽温自动控制系统全程最优化运行分析[J].现代电力.2010（9）.
[4] 杨小华.1000MW超超临界发电机组节能降耗措施初探[J].电力勘测设计.2012（7）.
[5] 张晖.国产600MW超临界机组节能降耗浅析[J].科技创新导报.2012（6）.
[关键词]火电厂；火电机组；热工自动控制系统；节能降耗
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0381-01
一、火电厂火电机组的能耗问题分析
在火电厂中，影响火力发电机组能耗的因素主要有以下几个方面：
（一）锅炉因素
火电厂锅炉的燃料是影响其能耗最主要的因素之一，其中煤的种类和煤粉细度都会对锅炉能耗产生影响。
1.煤的种类。对于型号相同的锅炉而言，选用的煤种不同，其运行效率的差别非常巨大。通常情况下，不同的火电厂由于地理位置的差异，使得其选用的燃煤种类均不相同，就算是同一个火电厂，在不同的生产时期使用的燃煤也是不同的。燃煤挥发分绝大部分均为可燃性气体，当煤进入锅炉炉膛内加热之后，挥发分便会不断析出并着火燃烧，从而释放出大量的热量对煤粉气流进行加热，最终达到焦炭的著火温度，此时煤粉便会燃烧。在整个燃烧过程中，挥发分起着非常重要的作用，相关试验结果表明，挥发分的含量越高，由其燃烧所产生的热量就越高，燃烧过程中的热损失率就越小，燃烧自然就会越稳定。当挥发分每减少1个百分点时，飞灰中的可燃物就会相应增加0.113%，而飞灰中含碳量每下降1个百分点，锅炉的运行效率便能够提高3%左右。
2.煤粉细度。试验表明，越细的煤粉所需的燃尽时间就会越短，这样不但能够显著提高燃烧效率，而且还能使飞灰中可燃物的含量大幅度降低，同时水冷壁的结渣也会相应减少，炉膛出口的烟温也会随之下降。煤粉细度降低，磨煤机制粉所需的电耗会有所增加，但降低煤粉细度和增加其均匀指数的做法是可行的，最佳的煤粉细度需要通过相关试验进行确定。
（二）汽轮机因素
1.减温水量。再热器减温水一般都是由给水泵中间的抽头引出，这导致了机组能耗增高。当过热器减温水由高加出口的减温水参数与进入锅炉给水相同时，对热力系统的影响相对较小，如果给水泵出口的减温水参数未经高加加热，那么其循环效率会比主给水的循环效率低很多，这不但使系统的热经济性降低，而且还会造成系统能耗增大。通常情况下，过热器减温水增加会使给水流量相应减少，抽气量也会随之减少，机组的功率则会随之增加，所需的能耗也会相应增大。
2.汽轮机结构。在研究汽轮机内效率时，一般都是以高、中、低压缸的缸效率为主要衡量依据，缸效率的高低则取决于汽轮机的设计和制造水平，同时，级间漏气多少、通流部分的清洁度等因素都会对汽轮机的内效率造成影响。主汽门和调节汽门的节流损失是影响高压缸效率的主要因素。大部分汽轮机都是采用喷嘴或是节流的配汽方式，其中喷嘴配汽属于定压运行方式，该方式的理想循环效率较高，但进气量却是由调门的开启顺序进行控制，所以在特定的负荷范围内调门的节流损失会始终存在，尤其是低负荷条件下，调节汽门的开启次数较少，节流损失更大，有时会超出定压运行参数，这会导致能耗增大。节流配汽属于滑压运行方式，当调门部分或是全部开启时，通过锅炉出口压力对汽轮机进气量的调节过程属于郎肯循环，其效率相对较低，不存在调门节流损失，高压缸的效率较高，能耗也会随之降低。
二、热工自动控制系统在火电机组节能降耗中的使用研究
火电厂火电机组的热工过程中，热工自动控制系统主要包括以下内容：燃烧控制、制粉系统控制、汽轮机协调控制、锅炉汽包水位控制、再热蒸汽温度控制、主蒸汽温度控制等等。
（一）热工自动控制系统在锅炉降耗中的应用
在锅炉正常运行的过程中，风量、风速、氧气量都是燃料燃烧必不可少的指标，这些指标对锅炉的排烟热损失具有不程度的影响，想要降低锅炉的运行能耗，就必须在日常运行中，对这些指标进行重点控制和分析。
1.当送风量发生变化时，能够引起炉膛内过量空气系数的变化，这样便会对燃料的燃烧造成影响，而想要这个影响降至最低，送风量就必须为最佳值，这个值应该是锅炉排烟损失与未燃尽损失之和的最小值，故此，在氧气量自动系统中，应当对负荷与氧量对应的设定值曲线进行优化调整，这样能够达到节能降耗的目标。在锅炉运行应当准确判断风量大小并对其及进行适当调整，从而使风量处在最佳值上，最佳值的依据除了负荷以及燃煤量之外，还应当参照氧量大小来进行确定。若是氧量测点安装在锅炉尾部的受热面上，测点前的烟道漏风大小会对测出的氧量值有所影响，这样便无法准确反映出炉膛出口的过量空气系数，所以氧量测量应当尽量靠前安装，最佳的安装位置应当在炉膛出口上。此外，还应当定期通过试验确定最佳氧量值及其负荷变化曲线，并以此作为依据，对锅炉日常运行的氧量进行控制调整，同时，还应定期对氧量表进行校验，借此来为燃烧分析调整提供准确、可靠的依据。
2.在国产锅炉机组设计时，大部分设计人员都普遍认为进入炉膛的风量中，除了炉膛与制粉系统漏风之外，其余的风全部都会通过预热器。制粉系统在运行过程中，需要掺入部分冷风，这样能够保持磨煤机出口的温度，而该过程会使通过预热器的风量小于设计值，致使排烟温度升高。为此，热控系统应当对锅炉的总风量进行有效控制，并制定出于与给煤量相匹配的总风量曲线。
（二）热工控制系统在汽轮机节能降耗中的应用
1.通过对主汽温度进行控制可以使机组煤耗自动降低。当机组在低负荷及燃煤质量较差的条件下运行时，会导致主汽温度的波动变化增大，这会对机组的能耗造成严重影响。为此，可按照机组锅炉的具体燃烧特性设计汽温自控策略对控制参数进行优化，以此来提高汽温自动调节品质。当汽温稳定之后，可以适当对温度设定值进行提高，并让机组在这样的环境中运行，实践表明，若是平均主汽文度提高4摄氏度，则能够使煤耗降低0.4g/（kW·h）。
2.通过对再热温度进行控制也能够达到自动降低机组煤耗的目的。通常情况下，再热气温的调整特性不良主要是燃烧器的摆角无法投自动，或是烟气挡板的调节性能较差。当机组在较高的负荷条件下运行时，需要减温水参与才可以确保再热器温度不超出规定标准，但是减温水的使用会导致供电煤耗增大。为此，可通过对给水自动控制系统进行优化来达到节能降耗的目的，保持中间点的温度稳定，从而确保主汽温度稳定。
3.通过对高加、低加水位自动调节的品质进行优化，并合理设定高加和低加水位，可以减少加热器的端差，从而达到节能的目的。
结论：
综上所述，火电机组的节能降耗是一项较为复杂且系统的工程，由于影响火电机组能耗的因素较多，所以必须针对各种因素采取行之有效的措施来降低机组运行能耗。实践表明，通过热工自动控制系统的应用，能够使火电机组的能耗显著降低，这对于提高火电厂的整体效益具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1] 万俊松.熊志军.自动控制系统对660MW超超临界机组节能降耗影响的研究[J].江西电力.2012（6）.
[2] 杨志远.罗毅.工业控制系统的优化整定及其在火电厂中的应用[J].中国电机工程学报.2009（7）.
[3] 罗毅等.350Mw机组主汽温自动控制系统全程最优化运行分析[J].现代电力.2010（9）.
[4] 杨小华.1000MW超超临界发电机组节能降耗措施初探[J].电力勘测设计.2012（7）.
[5] 张晖.国产600MW超临界机组节能降耗浅析[J].科技创新导报.2012（6）.