采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法技术

本发明专利技术公开了一种采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，采用现场运行数据，以定供汽负荷和供电负荷条件下的煤电机组总标煤消耗量最低为寻优目标函数，采用单变量对比法，依次调整机组中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力，将机组供热和供电条件下的总标煤消耗量与基准工况比较，若大于，则原基准工况仍作为基准工况；若小于，将该参数对应运行工况作为新的对比基准工况，继续调整机组中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力，进行下一次迭代寻优。本发明专利技术在满足电网电负荷和用汽单位热负荷调度的前提下以总标煤消耗量最低为目标函数，在线获得匹配抽汽外供机组在不同供热汽荷和供电负荷等边界条件下的中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力的最佳控制值。

【技术实现步骤摘要】
采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法
本专利技术属于节能降耗领域，涉及一种采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法。
技术介绍
目前电力能源主体由火力发电逐渐向以风光等可再生能源转变，现有火电的功能由现阶段电源、电量主体，逐渐转型为向全社会提供有价值的服务主体：1)向电网提供灵活性电源，参与电网调峰、调频服务，实现新能源电力高比例消纳的同时，起到重要的托底保供作用；2)向社会提供低成本、稳定的供电、供热服务；3)城市污泥、固废、生物质的耦合消纳。以高参数、大容量的热电联产+供热管网的集中供热，替代分散布置、污染重、能耗高的燃煤燃油供热锅炉房，是满足大中型城市清洁低碳、稳定可靠、低成本用热需求的重要途径，近年来发展迅猛。集中用冷、工业蒸汽、高压空气等多种形式的用能需求也有快速增长。目前，燃煤发电机组绝大部分都是以纯凝模式设计建设，为满足城市居民采暖需求，或大型企业或工业园区工业供汽需求，针对性设计建设了少量热电联产机组。日益增长的用热需求，主要靠存量煤电机组技术改造来实现。居民采暖和工业供汽，统称为集中供热。前者以水为热载体，将煤电机组低品质热量传递给用户，煤电机组汽水热力循环和用热方无质量交换；后者以某种压力和温度等级的蒸汽用于企业生产工艺中，蒸汽凝结水多不回收，为维持煤电机组汽水质量平衡，需在凝汽器补入等外供蒸汽量的除盐水。居民采暖和工业供汽，其热量的最终根源都是煤电机组汽水热力循环某处抽汽。但燃煤发电机组通过技术改造对外抽汽外供，典型汽源点有锅炉过热器出口、锅炉再热器入口及出口、中压缸排汽口、低压缸排汽口、以及汽轮机各级回热抽汽口等，其抽汽参数在压力及温度的分布上呈离散分布特点，在电网灵活性调峰大背景下煤电机组宽负荷运行，一定程度上加剧了这种离散特性。不可避免将造成热源供给侧和用户需求侧的压力、温度不匹配现象，造成较为明显的高品低用及能量浪费问题。匹配抽汽技术可较好的解决这一问题，在工业供汽领域有着大量的应用。该类设备称之为压力匹配器、热压机、蒸汽喷射泵等。其技术是利用高压蒸汽(驱动蒸汽)通过喷嘴喷射产生的高速汽流，将低压蒸汽吸入，使其压力和温度提高，而高压蒸汽的压力和温度降低，从而提升低压蒸汽的参数，尤其适用于压力需求介于主汽-高排之间、或热再-中排之间的场景。附图1给出了热再蒸汽引射中排抽汽的供热系统示意。匹配引射装置变工况运行的主要性能指标为引射比，定义为出口外供蒸汽流量和驱动蒸汽流量的比值，无量纲数，见式(1)。其中，u是引射比，无量纲数；mt、mh、ml分别是匹配引射装置出口蒸汽流量、进入匹配引射装置的驱动蒸汽流量和被引射蒸汽流量，t/h。以常用电负荷点的驱动蒸汽压力、被引射蒸汽压力以及总出口流量等参数，进行匹配引射装置设计。应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置在实际运行中，引射比u受驱动蒸汽压力和被引射蒸汽的压力的影响而变化。相关研究表明，引射比u随着驱动蒸汽压力Ph升高而增加，随着被驱动蒸汽压力Pl升高而增加。应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置，以本专利技术所述的热再蒸汽引射中排抽汽为例，煤电机组变工况运行时，若通过低压缸进汽调节阀节流调节，提升中排抽汽压力Pl，可提升引射比u，在外供蒸汽流量mt给定的情况下，可减少驱动蒸汽(热再蒸汽)消耗量，高品质蒸汽消耗量降低，可减小煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗；与此同时，低压缸进汽调节阀节流憋压，热力循环过程产生了不可逆的节流损失，低压缸进汽压力降低，做功能力减小，抬升了煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗。同样，通过中压缸进汽调节阀节流调节，提升热再蒸汽压力Ph，可提升引射比u，在外供蒸汽流量mt给定的情况下，可减少驱动蒸汽(热再蒸汽)消耗量，高品质蒸汽消耗量降低，可减小煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗；与此同时，中压缸进汽调节阀节流憋压，热力循环过程产生了不可逆的节流损失，中压缸进汽压力降低，中压缸和低压缸的做功能力减小，抬升了煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗。总之，应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置，在供热、供电负荷给定的情况下，存在一个最佳的热再蒸汽压力和中排蒸汽压力，使得煤电机组在供热、供电双变量约束下实现总能耗最低。现有研究均侧重于匹配引射装置自身，以及匹配引射装置与煤电机组热力系统耦合的方案制定及设计优化，鲜有涉及应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置在供热、供电双变量约束下的最佳运行方式确定。当前，煤电机组运行人员仅凭匹配引射装置制造厂家提供的设计参数，再根据个人经验进行模糊操作，不仅存在人工操作量大，而且存在缺乏科学指导、偏离最佳运行方式的问题。综上所述，从采用匹配抽汽外供技术的供热机组运行节能挖潜、降低运行成本和提升盈利能力的角度出发，亟需一种可操作性强、符合实际的最佳运行方式确定方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置在供热、供电双变量约束下的最佳运行方式确定方面的技术空白，提供一种采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，本专利技术在对外供汽和供电双变量约束条件下，以机组盈利值最大化为目标，调整供热机组匹配抽汽系统相关参数，实现供热机组最佳方式运行，适用于采用匹配抽汽外供技术的供热机组。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，包括以下步骤：步骤1，明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数，建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型；步骤2，根据边界参数总供汽负荷和供电负荷，进行测试工况划定；步骤3，以匹配抽汽外供机组标煤总消耗量值最低值为导向，进行各测试工况的最佳运行方式确定。本专利技术进一步的改进在于：所述步骤1明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数具体如下：在供汽负荷mt和供电负荷Nnet双变量约束下，匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数为热再蒸汽压力Ph和中排蒸汽压力Pl。所述步骤1建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型的具体方法如下：匹配抽汽外供机组盈利值M：M＝E+Q-B(2)其中，Q为供热收入，E为供电收入，B为标煤总消耗量；供电收入E如下：E＝Nnet×a(3)其中，a为上网电价；供热收入Q如下：Q＝mt×b(4)其中，b为热价；对于抽汽外供机组，锅炉主蒸汽压力按照已有的定-滑-定曲线调节，主汽温度、再热蒸汽温度按照额定参数调整，此时的机组标煤总消耗量B是热再蒸汽压力Ph、供电负荷Nnet、对外供汽负荷mt、中排蒸汽压力Pl的多元函数：其中，hms、hrh、hch、hgs、hzj和hgj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口和进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值、锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg；ηb为锅炉热效率：ηb＝f2(Dms)(6)ηp为管道效率，取定值0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数，建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型；/n步骤2，根据边界参数总供汽负荷和供电负荷，进行测试工况划定；/n步骤3，以匹配抽汽外供机组标煤总消耗量值最低值为导向，进行各测试工况的最佳运行方式确定。/n

【技术特征摘要】
1.采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数，建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型；
步骤2，根据边界参数总供汽负荷和供电负荷，进行测试工况划定；
步骤3，以匹配抽汽外供机组标煤总消耗量值最低值为导向，进行各测试工况的最佳运行方式确定。


2.根据权利要求1所述的采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，所述步骤1明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数具体如下：
在供汽负荷mt和供电负荷Nnet双变量约束下，匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数为热再蒸汽压力Ph和中排蒸汽压力Pl。


3.根据权利要求2所述的采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，所述步骤1建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型的具体方法如下：
匹配抽汽外供机组盈利值M：
M＝E+Q-B(2)
其中，Q为供热收入，E为供电收入，B为标煤总消耗量；
供电收入E如下：
E＝Nnet×a(3)
其中，a为上网电价；
供热收入Q如下：
Q＝mt×b(4)
其中，b为热价；
对于抽汽外供机组，锅炉主蒸汽压力按照已有的定-滑-定曲线调节，主汽温度、再热蒸汽温度按照额定参数调整，此时的机组标煤总消耗量B是热再蒸汽压力Ph、供电负荷Nnet、对外供汽负荷mt、中排蒸汽压力Pl的多元函数：



其中，hms、hrh、hch、hgs、hzj和hgj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口和进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值、锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg；ηb为锅炉热效率：
ηb＝f2(Dms)(6)
ηp为管道效率，取定值0.985；
Dms、Drh、Drc、Dgs、Dzj和Dgj分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量，t/h；其关联性如下：



其中，Dex1、Dex2和Dleak分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量，t/h；其中Dex1和Dex2根据1段抽汽和2段抽汽对应的高压加热器热平衡计算得出，Dleak是Dms的一元函数：
Dleak＝f3(Dms)(8)
综合式(6)、(7)和(8)得到，锅炉过热器出口主蒸汽流量Dms是确定标煤总消耗量B的基准参数；
锅炉过热器出口主蒸汽流量Dms和汽轮机调节级后压力P的关系如下：
Dms＝c×P+d(9)
其中，c和d为常系数；
给定总供汽负荷mt和供电负荷Nnet条件下的寻优操作，匹配抽汽外供机组标煤总消耗量B值最低值即为最优工况，对应的热再蒸汽Ph和中排蒸汽压力Pl即为最佳运行方式。


4.根据权利要求1所述的采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：
统计最近一个完整供热季的机组运行数据，主要包括：
总供汽负荷mt：mt、min、mt、max
供电负荷Nnet：Nnet、min、Nnet、max
按照供电负荷Nnet和总供汽负荷mt的分布，按照下述原则进行测试工况划分：
Nnet、min、Nnet、min+(Nnet、max-Nnet、min)×0.25
Nnet、min+(Nnet、max-Nnet、min)×0.5
Nnet、min+(Nnet、max-Nnet、min)×0.75
Nnet、max
mt、min
mt、min+(mt、max-mt、min)×0.25
mt、min+(mt、max-mt、min)×0.5
mt、min+(mt、max-mt、min)×0....

【专利技术属性】
技术研发人员：吕凯，马汀山，居文平，程东涛，谢天，王妍，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