王胜虎
国能陈家港发电有限公司 江苏省 盐城市 224631
摘要：现阶段，热工自动化设计是推动对供热企业实现技术转型的重要渠道，为切实增强火电厂热工自动化设计实效性，必需借助完善的热工系统设计，将节能减排理念与热工自动化设计进行有机融合，进而不断优化设计，促使火电厂热工自动化设计逐渐靠近实际需求。基于此，文章简要概括当前阶段国内火电厂热工自动化设计发展现状，并借此引出火电厂热工自动化优化设计的具体方向，进而提出基于节能减排理念的火电厂热工自动化系统应用实例，以期为相关人员提供参考。
关键词：节能减排；火电厂热工；自动化设计
节能减排理念的大规模推广对于火电厂热工自动化设计具有重要意义，此举可在维持基本设计功能的基础上尽可能降低火电企业的燃煤成本。因此，基于节能减排理念对火电厂热工自动化设计进行深入研究，既可达成火电厂热工自动化设计标准，也有利于降低火电的燃料采购成本，对于实现火电厂节能环保与可持续发展具有重要意义。
1我国火电厂热工自动化系统发展情况
1.1火电厂热工自动化核心系统
第一，数据集成采集信息系统。火电厂数据集成采集系统通常肩负采集火电厂机组运行后基本参数及设备状态等任务，在采集火电厂机组的基本指标数据后，为火电厂机组操作人员提供机组的周期性运行监测数据，进而帮助机组人员合理调控火电厂机组，并实现稳定运行。第二，调节系统。调节系统的基本功能是精确控制主汽温度、引风量等功能，该系统也是火电厂人工自动化技术的主要单元。第三，火电厂顺序控制系统。这一控制系统承担对各类电厂辅机和设备启动的精准调序。依靠火电厂机组运行数据信息，自动化调节电厂设备的启停状态，进而确保火电机组运行的稳定性。在国内多数火电厂热工自动化系统中，火电厂变频器的成为实现火电机组精确控制的必要组件[1]。
1.2火电厂热工自动化系统特征
国内火电厂热工自动化的设计阶段通常以多层化结构为主，各层之间的基本控制单元及辅助功能模块都存在较大的差异性，因此，热工自动化系统均内置了软件控制单元。通常高层的热工自动化系统均需以来控制软件内置的控制程序实现的自动控制，进而对中层和底层子系统进行统一管理。在火电厂运行过程中，设计人员通常要构建基于火电厂运行数据为基础的信息控制系统，跟实时采集的数据后台分类处理，依次定位机组的现行状态。由于不同软硬件平台的接口端存在较大配差异，因此热工自动化系统应附带下列功能特点:第一，硬件积木化特点。在调整自动化系统功能模块时，应具备结合实际运行状态随时调整机组硬件组建的能力，并可将调整后的硬件模块直接连入软件控制系统。第二，软件模块化特点。火电厂热工自动化系统为热电企业预制了大量的软件模块，这些软件模块可跟随实际工作环境进行调整，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[2]。
2火电厂热工自动化优化设计
2.1控制软件的应用
随着BIM等技术的跨领域应用，火电厂热工自动化设计也借鉴了该技术的诸多优点。利用多次训练的神经网络模型精准测定过热器出口温度时，相较传统的串级控制阶跃具有明显的响应速度优势，而当使用超调量后，其阶跃响应速率则相较常规串级控制阶跃响应速率提升约三分之一。在优化软件算法的过程中，可以借助非线性协调或者模糊算法等，开展火电厂热功率系统的综合评定，并在优化算法后也可用于对循环流化床锅炉性能测定。除此之外，还可以结合算法测算后得到的数据对火电厂热工控制设计进行优化，以此提高火电厂各项机组运行的效率，维护火电厂经济利益。
另外，在火电厂热工设计阶段中，设计人员应综合考虑各系统与子系统之间的控制接口设计，在控制系统的设计过程中也可引入现代化算法控制软件，以此精确调整系统的各项控制机制。
2.2负荷经济分配的实行
随着国内基础工程设计领域的蓬勃发展，国内热电企业的在电厂、网络分离等新方式在火电厂热工设计均得到不同程度的应用。在电网调度的过程中，系统对自动发电控制的命令进行转码，以此形成下游发电厂的实时负荷命令。同时，还可迅速地调整火电厂运行过程中额外负荷，并进行合理分配。结合后台系统对火电厂各项机组运行数据的收集分析，可获取某一时间段内机组运行负荷的曲线图，借助此类信息可在火电厂热工系统的设计阶段，对厂内各部门的监控系统总体功能进行优化，对该系统进行进一步升级后，可实现对全厂的实时监控系统，从而全面发挥管理信息系统监控功能，此类模式可以显著降低设计成本，满足火电厂调配需求，实现信息管理的功能的同时，还能够对能源消耗和污染排放进行控制[3]。
3节能减排理念在火电厂热工自动化系统中的应用
3.1引入富氧燃烧技术
该技术是借助以超出空气中氧气含量（20.947%）的富氧气体进而辅助锅炉燃烧。该技术首先采取分离器将少量氮气分离，进而获取高含氧量空气，随后将锅炉燃烧系统中少量烟气压入循环系统，并于富氧空气混合后形成助燃空气进而产生内空气循环。融入水系统内部的循环进入汽轮机做功，使得燃煤废气经过脱硝、除尘、脱硫排至环境中，另外CO2经通过内部冷凝压缩实现富集，从而进一步提高燃煤效率。在引入后的主要优势如下：（1）提高整体燃烧效率，节约燃料。引入富氧技术后进一步提高燃料的整体燃效，当内部氧气浓度增加，N2整体比例降低，使得尾部烟气排出量显著降低，热损失随之减小，进而大幅提高锅炉热效率。（2）超低负荷深度调峰。当机组在处于超低负荷运行时，可利用一次风煤粉流在富氧燃烧器点燃后送入炉膛，并借助控制调节维持炉膛内的燃烧稳定，以此实现30%额定负荷调峰，且能实现混烧纯富氧冷态点火，大幅降低锅炉点火油耗。
3.2脱硝控制优化
结合大量实践数据可知：SCR脱硝系统入口NOｘ浓度必需维持在300mg／m3以内，否则氨的整体消耗量将显著提高，当处于变工况时，可能造成较高的氨逃逸率，因此通常基于量比的单回路脱硝控制系统无法实现负荷变化情况下的内部控制，结合低负荷区燃烧分析优化后，通过引入自动化SCR脱硝系统实现对NOｘ控制、低氮燃烧配风及分级燃尽风（SPFA）补偿控制综合考虑，以此实现NOｘ从低氮燃烧到配风抑制最后尾部烟道脱硝的多阶段脱硝控制[4]。
4结束语
在新时期背景下，火电厂热工自动化设计工作必需融入节能减排理念，以此落实国家环保部门对生态环境可持续发展的各项战略规划。在设计过程中，应结合火电机组自身的实际运行情况，调整热工自动化控制系统各项参数，以此提升火电厂热工自动化效率，减少燃料损耗以及生态环境污染。节能减排理念在火电厂热工自动化设计中加以融入，能够为火电厂创造更多的经济效益，提升火电厂企业在市场中的地位，全面促进火电厂的发展。
参考文献：
[1] 饶文勇. 探讨火电厂热工自动化及事故防范[J]. 中国机械,2019(5):91,93.
[2] 李栋. 智能控制及其在火电厂热工自动化的应用探讨[J]. 数字化用户,2019,25(28):134,191.
[3] 田冬生. 火电厂热工自动化设计中节能减排分析[J]. 现代工业经济和信息化,2020,10(8):47-48.
[4] 赵锴. 先进控制策略在火电厂热工控制中的应用研究[J]. 科学技术创新,2020(20):25-26.