发电厂运行优化技术探讨

【摘要】如今在能源需求越来越紧张的时代环境下，如何通过对现有的发电厂运行方式改造和升级来提高发电厂效率，已是一个非常迫切的任务。本文分别从汽轮机先进制造技术的应用、发电厂优化技术、电厂运行优化系统研究的发展趋势三方面对发电厂运行优化进行了探讨。

【关键词】发电厂；优化；发展

随着电力体制改革的不断深化及煤炭等能源价格的不断提高，发电企业面临着更加激烈的市场竞争，在确保机组运行安全性与环保性的同时，要求进一步降低发电成本与管理成本，故机组的节能降耗与优化运行管理的需求也越来越突出。而我国机组的运行与国际先进水平相比还有很大的差距，据统计我国亚临界机组与国外同容量的机组的运行情况相比，热效率低10%-18%，多消耗燃料量25%-30%，污染物的总排放量多25%-30%，多消耗水量6%-10%。因此，我电厂在机组运行上还有很大的优化空间。

1.汽轮机先进制造技术的应用

1.1先进热加工技术的应用

汽轮机的高中压汽缸、高中压主汽调节阀目前大都采用钢包精炼炉进行冶炼，保证了钢水质量和纯净度，采用树脂砂造型提高了铸件的表面质量，采用三维模拟充型和凝固软件开发的浇注工艺确保了铸件的内在质量，先进铸造技术的采用，减少了铸件返修次数和补焊量，有利于降低成本，缩短制造周期。低压缸、隔板广泛采用埋弧自动焊接技术，提高了焊接和焊缝质量。大型热处理炉均采用计算机自动控温，使炉温偏差控制在7℃以内，确保部件热处理质量。

1.2先进冷加工技术应用

汽轮机高中压、低压转子均采用数控转子车床和镗床加工；主导产品动静叶均采用数控五坐标加工中心加工型面，确保叶型和成型满足设计要求。高中压外缸采用数控龙门铣加工；低压外缸采用数控镗铣床加工；高压、低压内缸在数控立车上完成加工；高中压主汽调节阀采用数控镗床、数控立车、数控卧车加工；隔板采用数控镗床和数控立车加工；轴承内外球面采用数控卧车、立车及球面磨削联合加工满足表面粗糙度Ra0.4要求。

2.发电厂优化技术

2.1优化燃油

目前煤粉锅炉面临的主要问题是点火时问长、耗能高及低负荷燃烧时不稳定等。电厂煤粉锅炉采用最普遍的点火方式为油枪点火。电站锅炉的启停、助燃和调试耗油量巨大，等离子点火和小油枪点火可有效解决点火及稳燃工况下耗油较高的问题。等离子点火机理：靠等离子发生器发射的高温等离子体射流，直接点燃一次风煤粉，实现冷风点火。等离子燃烧系统由点火系统和辅助系统两大部分组成。小油枪点火机理：小油枪燃烧形成的高温高热火焰，使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高，破裂粉碎，释放出大量的挥发份，并迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量，满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。周界冷却二次风主要用于保护喷口安全，防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。

2.2优化主厂房布置

为了节约电厂占地面积，一些设计部门推出了主厂房三列式布置方案，即汽机房、除氧间、锅炉、煤仓间为炉侧布置。与传统的四列式布置相比，可以节约4大管道的管材，节省建筑面积。但三列式布置方案也存在增加送粉管道长度和建筑材料的不足。主厂房采用三列式布置方案，除氧器可露天布置在汽机房屋顶，也可以布置在侧煤仓与锅炉钢架之间的平台上。两种布置方式相比较，笔者认为露天布置的方案较好。若布置在侧煤仓与锅炉钢架之间的平台上，低压给水、中压给水及与除氧器相关的管道都将增加，这样炉前管道布置就会非常复杂。因此布置方案的决策时要充分论证，不要盲目决策。

3.电厂运行优化系统研究的发展趋势

从煤粉经济细度的求解这个简单的问题进行分析，火电厂优化系统的发展趋势主要有以下几个方向。

3.1测量技术的不断发展是火电厂优化的有力推动力

目前，存在着很多优化目标可以明确，但是没有办法通过闭环控制来实现的情况，例如煤粉经济细度、飞灰含碳量、煤粉浓度等。测量的准确性和实时性使些优化结果无法形成闭环控制的目标给定值，而只能作为运行人员开环指导的运行目标的一个重要原因。所以测量技术的不断突破与发展是火电厂优化的一个重要方向。新的测量设备的研发对于火电站的自动调节来说，意味着一个新的优化系统的应用。测量技术是一个多学科结合的领域，需要结合电子、电气、物理等多领域技术的最新发展，用于热工测量领域，并将测量技术的发展与火电厂运行优化相结合起来，才能获得最佳的优化效果。

3.2利用多种先进技术进行建模与模型求解

在传统试验建模与机理建模的基础上，新的建模与模型求解方法也将不断应用于过程优化领域。神经网络是一种强大的非线性函数，从理论上说它可以逼近任何一种函数，而且神经网络的建模不需要了解对象或过程的内部机理及运行原理，在一些复杂的对象仿真中具有一定的优势。目前，国外已经将神经网络作为一种数学工具应用于复杂过程的优化运行如火电厂锅炉的优化运行等，并取得了较好的优化效果。模糊控制、进化算法、概率算法等人工智能学科广泛研究的软计算方法都可以应用到模型建立和优化求解中来，通过对不精确性、不确定性、部分真值、以及近似表达的允许问题使问题变得容易处理，提高鲁棒性，减少求解费用，更好地与实际应用符合。

3.3数据挖掘技术的应用

电厂煤质多变这个现状在短期内很难改变，而煤质的测量或者成本太高，或者测量的参数太简单，使得将煤质数据应用于火电厂运行优化非常困难。即使有了煤质数据，电站设备的运行状态也会使模型发生变化，使对象模型具有不确定性。随着信息技术的发展，电力企业积累了大量的历史数据，由于电力生产数据具有量大、高维和强耦合的特点，传统分析方法难以发现和总结这些数据中所蕴涵的知识。如果从火电机组热力系统自身的运行数据中找到改善系统运行的知识和手段，优化生产过程，是很有现实意义和研究价值的问题。目前较多地将数据挖掘用于运行优化目标值的确定中，通过在生产历史数据中将运行参数、负荷、性能等相关关联数据之间的关系进行定量化，得到反映机组运行实际情况的定联关联规则，是优化控制的新思路。利用数据挖掘技术，可以有效规避模型变化性与优化求解计算困难等难题，是优化控制的新思路。目前，数据挖掘技术已经在运行应达值的确定中取得了一定的进展。

4.结束语

随着运行优化理论研究与现场实践的不断深入与推广，近十年来火电厂运行优化系统已经逐渐成为火电厂技术领域的最新课题。应该建立一个怎么样的优化系统以及如何考虑到该系统的适应性都是运行优化领域所正在研究的内容。

参考文献

[1]崔映红，王惠杰，马晓芳.汽轮机变负荷运行时经济运行方式的研究[J].电站系统工程，2002（06）

[2]马传利，张树成，崔巨擘，史进渊，杨宇，严宏强.大型火电机组优化运行技术的研究[J].动力工程，2002（04）

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