多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定系统及方法，采用热力试验和单变量对比法，以供电负荷和环境气温给定条件下煤电机组供电煤耗最低为寻优目标函数，分别进行各热源方案在空气预热器不同入口风温工况下的锅炉热效率、汽轮机热耗率和厂用电率试验。再将各热源方案供电煤耗最低值进行对比，取最低值作为供电负荷、环境气温给定条件下的最优热源及空气预热器入口风温最佳值。本发明专利技术以定供电负荷和环境气温条件下的煤电机组供电煤耗最低为寻优目标函数，获得配置多热源暖风器的煤电机组在不同锅供电负荷和环境气温等边界条件下的锅炉暖风器最佳热源方案及空气预热器入口风温最佳值，以取得运行成本最低的目的。

【技术实现步骤摘要】
多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定系统及方法
本专利技术属于节能降耗
，涉及一种多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定系统及方法。
技术介绍
电站燃煤锅炉通常采取设置暖风器来避免尾部受热面发生低温腐蚀的危害。暖风器布置于一次风机(含送风机)出口至空气预热器进口的风道中。部分地区采暖季气温寒冷且持续时间长，暖风器的正常投运对于热电联产机组安全稳定运行、社会民生保障有着至关重要的支撑作用。按照热源形式，暖风器可分为蒸汽暖风器和热水暖风器，其中蒸汽暖风器为燃煤电站设计和建设的标准配置，汽源取自辅汽联箱，该类型暖风器应用最多；热水型是运行机组节能改造系列中出现的一种余热利用形式，在一次风机(含送风机)出口至空气预热器进口的风道中设置空气-水换热器，以水为热载体，引锅炉空气预热器出口烟气余热用于加热入炉冷风，多余部分进入5号低压加热器入口，排挤汽轮机低压缸部分抽汽，这种系统称为低温省煤器与暖风器联合系统，该系统能够有效利用排烟余热，部分替代蒸汽暖风器，降低机组发电煤耗，提高除尘器效率，提高空气预热器入口风温和出口烟温，大大缓解空气预热器的堵灰状况，还可以降低引风机电耗和脱硫系统水耗。与蒸汽型暖风器相比，热水型暖风器热源本质上仍为锅炉空气预热器户口的烟气余热，采暖季环境气温低，热电联产机组烟气余热不足以满足暖风器加热需求，仍需投入蒸汽暖风器。机组辅汽联箱汽源有高压和低压两种，高压为冷再抽汽，低压为中压缸排汽。辅汽联箱除供给暖风器外，还有轴封、空预器吹灰、炉底加热、除氧器、给水泵小汽轮机等。机组辅汽联箱汽源在热电联产机组高负荷时以中压缸排汽为主，中低负荷以冷再抽汽为主。在当前以风、光等新能源电力大幅发展及高比例消纳为典型特征的电力能源结构转型及升级过程中，要求燃煤热电联产机组具备安全可靠、灵活可调的热电双供应，采暖季供热负荷根据需求要保质保量，供电负荷根据电网需求要可高可低，但低电负荷随时间分布占据绝大多数比例。在低电负荷条件下，暖风器汽源本质上仍为机组冷再抽汽。分析可知，暖风器热源对温度的要求远高于压力，从温度匹配、品质接近的角度出发，暖风器热源应进行合理优化，以提升热电联产机组整体经济性。现有的暖风器多为单热源，存在热源高品低用的问题。关于煤电机组多热源暖风器在变工况条件下的最佳热源确定方法的相关研究，目前尚未有公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定系统及方法，本专利技术以供电煤耗最低值为寻优目标函数，采用热力试验和单变量对比法，得到煤电机组，在供电负荷、环境气温双变量约束条件下的最佳热源及其运行方式，已取得运行成本最低的目的。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定方法，包括以下步骤：建立配置多热源暖风器的煤电机组最佳热源的表征参数；根据边界参数供电负荷和环境气温，进行寻优工况划定；以煤电机组供电煤耗最低值为导向，进行各工况的最佳热源及运行方式确定。一种多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定系统，包括：表征参数建立模块，所述表征参数建立模块用于建立配置多热源暖风器的煤电机组最佳热源的表征参数；寻优工况划定模块，所述寻优工况划定模块用于根据边界参数供电负荷和环境气温，进行寻优工况划定；最佳热源及运行方式确定模块，所述最佳热源及运行方式确定模块以煤电机组供电煤耗最低值为导向，进行各工况的最佳热源及运行方式确定。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用热力试验和单变量对比法，以供电负荷和环境气温给定条件下煤电机组供电煤耗最低为寻优目标函数，分别进行各热源方案在空气预热器不同入口风温工况下的锅炉热效率、汽轮机热耗率和厂用电率试验，通过离散结果的数据拟合，先得出该热源下的最佳运行方式，以空气预热器入口风温为表征。再将各热源方案供电煤耗b最低值进行对比，取最低值作为供电负荷Nnet、环境气温ta给定条件下的最优热源及空气预热器入口风温最佳值。本专利技术以定供电负荷和环境气温条件下的煤电机组供电煤耗最低为寻优目标函数，获得配置多热源暖风器的煤电机组在不同锅供电负荷和环境气温等边界条件下的锅炉暖风器最佳热源方案及空气预热器入口风温最佳值，以取得运行成本最低的目的。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为蒸汽暖风器和低温省煤器联合系统示意图。图2为本专利技术多热源暖风器变工况条件下最佳热源确定流程图。其中：1-锅炉，2-高压缸，3-中压缸，4-低压缸5-凝汽器，6-8号低压加热器，7-7号低压加热器，8-6号低压加热器，9-5号低压加热器，10-给水泵，11-高压加热器组，12-空气预热器，13-高压蒸汽暖风器，14-低压蒸汽暖风器，15-热水暖风器，16-风机，17-低温省煤器，18-循环升压泵，19-除尘器，20-引风机，21-脱硫塔，22-烟囱，23～31-阀门组。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本专利技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立配置多热源暖风器的煤电机组最佳热源的表征参数；/n根据边界参数供电负荷和环境气温，进行寻优工况划定；/n以煤电机组供电煤耗最低值为导向，进行各工况的最佳热源及运行方式确定。/n

【技术特征摘要】
1.一种多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立配置多热源暖风器的煤电机组最佳热源的表征参数；
根据边界参数供电负荷和环境气温，进行寻优工况划定；
以煤电机组供电煤耗最低值为导向，进行各工况的最佳热源及运行方式确定。


2.根据权利要求1所述的多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定方法，其特征在于，所述建立配置多热源暖风器的煤电机组最佳热源的表征参数的具体方法如下：
在锅炉侧输入燃煤，输出为主变压器出口的供电负荷；
煤电机组供电负荷Nnet定义为发电机出口输出功率减去机组辅机设备及检修照明系统的总耗电；
供电煤耗b定义为单位供电量下的机组标煤总消耗量：



式中，B为煤电机组供电负荷Nnet条件下的总标煤消耗量，t/h；q为汽轮机热耗率，kJ/kWh；ηp为管道效率，取定值0.99；ηb为锅炉效率，根据试验获得。
在供电负荷Nnet、将环境气温ta加热到空气预热器入口风温tb给定时，煤电机组总标煤消耗量最低时的热源，是最优热源，此时煤电机组供电煤耗b最低。


3.根据权利要求2所述的多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定方法，其特征在于，所述机组辅机设备为磨煤机、风机或泵。


4.根据权利要求1所述的多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定方法，其特征在于，所述根据边界参数供电负荷Nnet和环境气温ta，进行寻优工况划定的具体方法如下：
五种热源组合方式如下：
单独热水暖风器，热源为6号低加出水；单独低压蒸汽暖风器，热源为6段抽汽；单独高压蒸汽暖风器，热源为中压缸排汽；热水暖风器与低压蒸汽暖风器的组合，热源为6号低加出水和6段抽汽；热水暖风器与高压蒸汽暖风器的组合，热源为6号低加出水和中压缸排汽；
环境气温ta：最低值ta、min、最高值ta、max；
供电负荷Nnet：最低值Nnet、min、最高值Nnet、max；
以供电负荷Nnet为主变量，按照下述原则进行寻优工况划分：
Nnet、min
Nnet、min+(Nnet、max-Nnet、min)×0.2
Nnet、min+(Nnet、max-Nnet、min)×0.4
Nnet、min+(Nnet、max-Nnet、min)×0.6
Nnet、min+(Nnet、max-Nnet、min)×0.8
Nnet、max
在各供电负荷给定时，以环境气温ta为从变量，根据空气预热器入口风温tb值，按照下述原则进行寻优子工况划分：
ta＜10℃时，tb分别为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和70℃；
10≤ta＜20℃时，tb分别为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和70℃；
20≤ta＜30℃时，tb分别为30℃、40℃、50℃、60℃和70℃；
30≤ta＜40℃时，tb分别为40℃、50℃、60℃和70℃。


5.根据权利要求4所述的多热源暖风器的变工况条件下的最佳热源确定方法，其特征在于，所述空气预热器入口风温tb不超70℃；寻优工况中，空气预热器入口风温低于70℃时，以实际能达到的最高值为上限；在划分各供电负荷下的寻优子工况时，各子工况的tb的差值...

【专利技术属性】
技术研发人员：马汀山，吕凯，谢天，居文平，王妍，程东涛，杨荣祖，石慧，薛朝囡，邓佳，张建元，许朋江，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，西安西热节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61