配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定系统及方法，采用现场运行数据，以定锅炉入口煤量和环境气温条件下的火电机组供电负荷最高为寻优目标函数，采用单变量对比法，通过暖风器热侧蒸汽或热水流量的方式调整机组入炉风温，将火电机组供电负荷与基准工况相比，若小于，则原基准工况仍作为基准工况；若大于，则该入炉风温对应运行工况作为新的对比基准工况，机组调整入炉风温，进行下一次迭代寻优。本发明专利技术以定锅炉入口煤量和环境气温条件下的火电机组供电负荷最高为寻优目标函数，在线获得火电机组在不同锅炉入口煤量和环境气温等边界条件下锅炉入炉风温最佳控制值，实现供电负荷最高，盈利能力最大化的目的。

【技术实现步骤摘要】
配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定系统及方法
本专利技术属于节能降耗
，涉及一种配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定系统及方法。
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。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；热水暖风器是运行机组节能改造系列中出现的一种余热利用形式，在锅炉空气预热器出口至除尘器入口的烟道中设置烟气-水换热器，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，这种系统称之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。锅炉实际运行中，由于受热面积灰、结渣或堵灰，燃用煤种变化(如水分、灰分增加)，运行操作水平等各种原因，一般排烟温度均高于设计值。基于能量的梯级利用原理，应尽量在炉内降低排烟温度，对于无法在炉内降低排烟温度的机组，一般采用烟气余热回收技术来降低排烟温度，锅炉空气预热器出口至除尘器入口的烟道中设置烟气-水换热器，引入低温凝结水吸收空气预热器出口烟气余热，吸热后的高温凝结水再进入低压加热器，排挤低压缸部分回热抽汽。总之，暖风器和低温省煤器联合，组成火电机组余热回收系统。参见图1，图1为蒸汽暖风器和低温省煤器联合系统的工艺示意见。锅炉1过热器出口蒸汽进入高压缸2做功，排汽进入锅炉1再热器二次提温后再进入中压缸2做功，排汽分为两路，一路进入低压缸3做功，排汽进入凝汽器5冷凝；另一路进入蒸汽暖风器13。高中压缸2和低压缸3同轴连接，共同驱动发电机4发电。凝汽器5出口凝结水依次经过8号低压加热器6、7号低压加热器7、6号低压加热器8、5号低压加热器9、给水泵10和高压加热器组11升温升压后，进入锅炉，完成热力循环。锅炉1省煤器出口热烟气进入空气预热器12加热蒸汽暖风器13出口热风后，再依次流经低温省煤器14、除尘器15、引风机16、脱硫塔17和烟囱18，经脱硫脱硝除尘降温后，排入大气环境。从8号低压加热器6和7号低压加热器7分别取水，混合后经循环升压泵19加压后进入低温省煤器14吸热升温后，再进入6号低压加热器8出口水管道。参见图2，图2为热水暖风器和低温省煤器联合系统的工艺示意图。锅炉省煤器出口热烟气进入空气预热器12加热热水暖风器20出口热风后，再依次流经低温省煤器14、除尘器15、引风机16、脱硫塔17和烟囱18，经脱硫脱硝除尘降温后，排入大气环境。从8号低压加热器6和7号低压加热器7分别取水，混合后经循环升压泵19加压后进入低温省煤器14吸热升温，低温省煤器14出口的高温凝结水分为两路，一路进入热水暖风器20加热风机出口冷风，另一路进入6号低压加热器8出口水母管。蒸汽暖风器13布置在热水暖风器20出口和空气预热器入口之间的风道内，作为热水暖风器故障时应急备用。蒸汽暖风器13热源取自火电机组中排抽汽，疏水回至凝汽器。暖风器和低温省煤器组成的电站余热回收系统，除保留暖风器原有安全防护作用(即就是避免尾部受热面发生低温腐蚀的危害)，还应具备节能提效的作用。然而，暖风器和低温省煤器组成的电站余热回收系统，并不是孤立运行的，其参数的调节影响电站锅炉热效率、汽轮机回热抽汽分配以及厂用电的变化，影响范围广且机理复杂。分析可知，电站余热回收系统的核心调节参数为暖风器出口至空气预热器的风温。以保证锅炉尾部受热面不发生低温腐蚀的最低风温为基准，抬升空气预热器出口风温，有利影响为：1)进入锅炉的空气温度越高，有利于改善锅炉燃烧，提升锅炉热效率；2)抬升空气预热器出口排烟，提高低温省煤器余热回收量，不利影响为：1)加大了热源蒸汽量的消耗，降低汽轮机做功能力；2)抬升空气预热器出口排烟，降低锅炉热效率。故存在一个最佳入炉风温，兼顾锅炉、汽轮机的整体能效，使得机组整体经济性最佳。关于暖风器和低温省煤器组成的电站余热回收系统的相关研究较多，分别涉及热力系统技术方案及设计、暖风器防冻、性能试验及修正方法等方面。但关于空气预热器出口最佳风温相关研究，鲜有公开报道。文献“低温省煤器与暖风器联合系统参数优化[J].热力发电2018,47(03)，张知翔，等”，计算了低温省煤器换热面积及暖风器出口风温对整个系统节煤量、静态投资及静态投资回收期的影响，得出了联合系统静态投资回收期随暖风器出口风温的提高先降低后升高的变化规律。文献“低低温省煤器联合暖风器系统运行优化[J].热力发电2018,47(06)，吕凯，等”，采用现场热力性能试验的技术方法，以采用热水暖风器和低温省煤器联合系统的某300MW等级机组为研究对象，采用供电煤耗最低值为寻优目标函数，测量锅炉热效率、汽轮机热耗率及厂用电的变化，得出最佳风温。文献“暖风器与低温省煤器联合系统变参数热力特性模拟[J].热力发电2018,47(07)，谢天，等”，以某亚临界330MW机组为例，采用Ebsilon软件建立了包含锅炉、汽轮机和发电机的完整模型，在此模型基础上对常规低温省煤器和暖风器与低温省煤器联合系统进行了热力特性模拟，着重分析了设计不同的暖风器出口风温时，联合系统的特性变化，及其对汽轮机热耗率、锅炉效率、发电煤耗、辅机功耗和供电煤耗的影响。得到了供电煤耗下降值随暖风器出口风温的变化规律：供电煤耗降幅随风温升高而增加，但风温升高至一定程度后，节能量不再变大。综上分析，现有研究有采用现场热力试验或数值模拟两种，现场热力试验以供电煤耗最低值为目标函数，测试不同风温条件下的锅炉热效率、汽轮机热耗率和厂用电率，求取最佳风温值，该方法精确度高，遵循现有行业标准对锅炉、汽轮机性能试验的，对试验条件、系统隔离、测点安装、工况调整、数据整理及后续修正计算等要求较高，投入的人力、物力较多，可操作性和推广度相对不强；理论计算基于机组设计及运行资料，建立包含锅炉、汽轮机及热力系统、发电机的电站整体模型，通过改变暖风器出口风温，进行变工况计算，以供电煤耗最低值为寻优目标，获得最佳风温值，该方法工作量相对较低，可操作性和推广度高，但在部分负荷甚至低负荷工况下，理论建模计算中关于锅炉、汽轮机及热力系统边界诸如抽汽压损、加热器端差、泵效率等的取值，依据设备厂家设计资料，和实际运行存在一定偏差，理论计算结果偏离实际真实值。再者，上述方法要求从业人员具备一定的数据处理计算修正、理论建模计算的水平，除高校学者、电科院专业技术人员外，普通电力行业技术工作者均不具备该要求，一定程度限制了寻优方法的推广应用。综上，亟需一种可操作性强、精确度高、符合具体机组实际运行情况的火电机组最佳入炉风温的在线确定方法。
技术实现思路
本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，建立配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的表征参数；/n步骤2，根据边界参数锅炉入口煤量B和环境气温t

【技术特征摘要】
1.一种配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的表征参数；
步骤2，根据边界参数锅炉入口煤量B和环境气温ta，进行测试工况划定；
步骤3，以火电机组供电负荷Nnet最高值为导向，进行各测试工况的最佳入炉风温确定。


2.根据权利要求1所述的配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：
以锅炉入炉煤量B给定条件下的供电负荷Nnet，作为配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的表征参数；
火电机组供电负荷Nnet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；
通过改变暖风器加热蒸汽或热水流量，改变出口风温，读取不同工况的供电负荷Nnet，以供电负荷Nnet最高值对应的暖风器出口风温，作为该煤量下的最佳风温控制值。


3.根据权利要求1所述的配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：
统计火电机组近一年的运行数据，主要包括：
锅炉入口煤量B：Bmin、Bmax
环境气温ta：ta、min、ta、max
按照锅炉入口煤量B和环境气温ta的分布，按照下述原则进行测试工况划分：
①Bmin、Bmin+(Bmax-Bmin)×0.2
Bmin+(Bmax-Bmin)×0.4
Bmin+(Bmax-Bmin)×0.6
Bmin+(Bmax-Bmin)×0.8
Bmax
②ta、min
ta、min+(ta、max-ta、min)×0.2
ta、min+(ta、max-ta、min)×0.4
ta、min+(ta、max-ta、min)×0.6
ta、min+(ta、max-ta、min)×0.8
ta、max
得到若干组最佳入炉风温在线确定工况。


4.根据权利要求1所述的配置暖风器的火电机组最佳入炉风温的确定方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：
3-1)寻优试验期间，锅炉入口煤质给定不变；
3-2)火电机组锅炉入口煤量B和环境气温ta给定，以暖风器联合低温省煤器系统投运后，机组空气预热器冷端平均壁温等于设计值时为基准工况，调整机组运行参数，稳定30m...

【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