基于主設備優化運行的火電廠節能方法與應用探究

摘 要：在工業革命后，全球經濟發展步入了一個新的臺階，飛速發展變化的過程中，對環境造成了嚴重的污染，全球溫室效益日益嚴重。隨著人們對于環境污染問題的高度關注，低碳經濟發展理念在諸多發達國家逐步普及，我國作為能源消耗大國，如何有效的節能減排，是我國社會經濟實現可持續發展的基礎條件。相關政策規定了火力發電企業供電煤耗標準，加快了火電廠企業發展節能減排技術。

關鍵詞：主設備優化運行；火電廠；節能方法；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.132

0 引言

改革開放以來我國經濟發展腳步越來越快，作為能源消耗大國，我國環境污染嚴重日益嚴重。我國通過一系列相關政策控制能源消耗量與污染氣體排放總量，節能減排的發展理念逐步受到社會認可。火電廠作為能源消耗大戶，進一步降低能源消耗。加快節能減排的發展戰略目標是促進企業經濟可持續發展的基礎，也在提高企業社會效益中發揮著關鍵性作用。

1 火電廠發電系統結構

火力發電廠在我國經濟發展過程中發揮著十分重要的作用。了解火電廠發電系統結構，了解所需要的相關設備，是從根本上實現節能優化的基礎條件。在目前火電廠發電工作過程中，主要涉及設備是鍋爐、汽輪機、發電機。通過朗肯循環將燃料的化學能進行轉變，使其成為便于傳輸的電能。[1]主要過程如圖1。

2 現階段火電廠節能減排主要措施

現階段全球氣候變暖，溫室效應嚴重，引起了世界各國的高度重視，在各國發展過程中控制溫室氣體的排放量和貫徹落實節能減排是當前的重點工作。我國環境污染嚴重，能源消耗大，實現節能減排的發展戰略目標離不開各行業的配合與努力，也是促進我國經濟可持續發展的基礎。在我國能源消耗大戶火力發電企業中，相關政策明確規定了火力發電企業供電煤耗降低標準與二氧化硫排放量下降標準，火電廠根據國家相關能源政策和環保要求，進一步加快了企業優化，全面開展節能減排工作。

目前火電廠節能減排的方法主要是優化火電機組，在汽輪機組中運用SIS系統建模，結合神經網絡技術及BP神經網絡、免疫算法、禁忌搜索算法等人工智能技術，保證了快速的運行速度和準確的數據預測，充分發揮了SIS系統的最大功能，達到能源損耗分析與機組負荷優化分配的功能，實現火電機組節能優化。現階段由于SIS系統功能應用有限，目前在鍋爐、發電機等其他相關設備中并未應用[2]。

3 基于主設備優化運行的節能減排方法

在對火力發電的主要設備進行優化，調整各環節達到最佳的運行狀態，是實現降低機組能源消耗的主要措施。在相關設備優化過程中，鍋爐燃燒改進優化受到混煤摻配比例，汽輪機組滑壓運行效率決定了鍋爐出口的蒸汽壓力，如何將這幾方面采取科學的方法進行優化，是決定火電廠節能減排發展戰略目標能否實現的根本。經過深入研究分析，可以采取以下幾點方法達到優化整個機組的目的。

3.1 鍋爐選擇與燃煤管理

燃煤管理是火力發電的基礎。現階段電力發展速度較快，煤種的選擇關系到鍋爐設計，單一煤窯無法滿足基本需求，選用多個煤種導致電網容量加大，采用無煙煤鍋爐可以保持低負荷狀態；在目前火電廠中，采用精確的皮帶秤可以準確的控制入爐煤量，可以有效的對分爐煤量進行實時計量管理，科學的輸煤系統是提高鍋爐燃燒效率的主要方法，降低了燃煤消耗量。其次鍋爐決定了燃煤的選擇，燃料成本占比較高，電廠所選擇等燃煤品質低劣，運用具備熱重法的儀器可以有效的研究煤燃燒的特性，采取科學的混煤改變低劣煤種的燃燒特性以適應鍋爐正常運行，火電廠建立煤質數據庫是保證混煤摻配技術的基礎保障，混煤摻配提升了燃煤的燃燒效率，將燃煤的作用充分發揮利用，降低燃煤消耗的同時在一定程度上降低了燃煤成本[3]。

3.2 優化鍋爐燃燒

燃煤在鍋爐中得到充分的燃燒可以將燃煤效果發揮到最佳程度，僅通過混煤摻配提升煤炭燃燒特性還達不到充分燃燒的條件，鍋爐燃燒是其中必不可少的環節。結合混煤摻配的主要特點進行合理的風粉配比是優化鍋爐燃燒的基礎措施，可以保證燃煤完全燃燒。由于過高效率的燃燒容易產生更多的污染物排放，對鍋爐燃燒進行全面的優化，主要采取的優化技術有燃燒優化調整試驗、燃燒理論建模優化、檢測技術、控制技術和人工智能技術對鍋爐燃燒優化等，這些方式各有優劣，還需要對相關燃燒優化技術進行深入分析，結合火電廠的實際情況科學的運用合適的燃燒優化技術。

其次，鍋爐燃燒控制系統是一個復雜多變且各個環節相互關聯的耦合系統，合理的系統結構是提升鍋爐燃燒效果的基礎，改善被控對象特性、提升控制回路的品質、進一步優化控制器的性能，都可以有效提升燃煤控制系統，也是鍋爐燃燒得到進一步優化的基礎對策。

3.3 機組節能優化

在火力發電整個過程中，實現機組節能優化運行是提升發電工作效率與效果的基礎，也是促進各個環節實現節能優化的必要條件。運用人工智能技術能夠有效的實現機組節能優化運行，其中免疫禁忌算法是目前非常流行的人工智能技術。在實踐應用過程中，需要結合SIS平臺的數據收集處理功能，運用神經網絡構建機組發電的成本模型，最后通過免疫禁忌技術對機組進行全局優化，實現機組節能優化的目的。[4]其主要工作原理如圖2。

4 結束語

綜上所述，低碳經濟的發展是現階段我國的發展方向。火電廠貫徹落實節能減排理念，控制能源消耗和控制成本是促進火電廠跟上我國經濟發展潮流的基礎保障。火電廠在提升發電效率、降低能源消耗的過程中，所面臨著諸多問題，通過SIS系統將混煤摻配數據庫、鍋爐燃燒優化、汽輪機優化綜合在一起，構建主設備優化運行技術，有效的降低了燃料成本，充分發揮燃煤的作用提升鍋爐燃燒效率，降低能源消耗，是推動節能減排的目標早日實現的基礎策略。同時提升了火電廠的經濟效益，促進了企業可持續發展。

參考文獻：

[1]李強，牛波.電廠熱動系統節能優化策略分析[J].科技創新與應用，2015（02）：127.

[2]付興華.火電廠運行電子優化技術[J].電子技術與軟件工程，2015（18）：131.

[3]劉進雄.基于主設備優化運行的火電廠節能方法與應用研究[D].武漢大學，2010.

[4]郭壯志.水火電力系統節能調度模型與優化方法研究[D].廣西大學，2012.

[5]魏子萱.節能技術評價與應用[D].華北電力大學，2014.