火電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行研究樂(lè)俊,菅從光,張輝中國(guó)礦業(yè)大學(xué),江蘇徐州221008[摘要]對(duì)于循環(huán)水流量不可連續(xù)調(diào)節(jié)的循環(huán)水系統(tǒng),通過(guò)對(duì)循環(huán)水管網(wǎng)水力工況分析以及凝汽器傳熱特性計(jì)算,利用離散優(yōu)化模型對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化運(yùn)行研究,得出機(jī)組不同負(fù)荷、不同循環(huán)水進(jìn)水溫度下最經(jīng)濟(jì)的循環(huán)水泵編組運(yùn)行方式。將優(yōu)化結(jié)果編制成循環(huán)水系統(tǒng)離散優(yōu)化圖,以供運(yùn)行調(diào)節(jié)參照。[關(guān)鍵詞]火電廠;單元制;循環(huán)水系統(tǒng);離散優(yōu)化;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[中圖分類號(hào)]TK264.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1002-3364(20081)06-0009-04循環(huán)水系統(tǒng)是火力發(fā)電廠一個(gè)獨(dú)立的、對(duì)機(jī)組經(jīng)1循環(huán)水系統(tǒng)的離散優(yōu)化原理濟(jì)性有較大影響的系統(tǒng),循環(huán)水泵(循泵)所耗用的電能約占電廠總發(fā)電量的1%~1.5%。研究與改善循在汽輪機(jī)排汽流量和循環(huán)水進(jìn)口水溫一定的情況環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式,對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行、節(jié)約下,隨著循環(huán)水流量D的增加,凝汽器真空升高,汽廠用電、促進(jìn)節(jié)能降耗、提高電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性具有重要輪機(jī)輸出功率增加,同時(shí)循泵要多耗軸功率。當(dāng)汽輪的意義。目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)電廠機(jī)組的循泵不能實(shí)現(xiàn)機(jī)增加的輸出功率扣除循泵多耗功率后的凈增功率為循環(huán)水流量的連續(xù)調(diào)節(jié),僅可通過(guò)改變循泵編組(循泵最大時(shí),相應(yīng)的凝汽器真空即為最佳真空。此時(shí),對(duì)應(yīng)泵組)運(yùn)行組合方式來(lái)使循環(huán)水流量的階躍變化,傳統(tǒng)的循環(huán)水流量稱為最佳循環(huán)水流量Dw。圖1為循的連續(xù)優(yōu)化模型已不能采用。針對(duì)這種情況,對(duì)于環(huán)水流量與凈增功率關(guān)系曲線循泵不能實(shí)現(xiàn)循環(huán)水流量連續(xù)調(diào)節(jié)的火電機(jī)組,循環(huán)水系統(tǒng)只能采用離散優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化。本文利用離散優(yōu)化模型對(duì)徐州電廠5號(hào)機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)循泵泵組流量、耗功以及△Nas凝汽器總傳熱系數(shù)的計(jì)算,并利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行離散優(yōu)化,擬定出泵組控制曲線。優(yōu)化結(jié)果簡(jiǎn)潔直觀,可在任意循環(huán)水溫、任意負(fù)荷下確定最經(jīng)濟(jì)的循泵泵組運(yùn)行方式。循壞水流/D圖1循環(huán)水流量與凈增功率關(guān)系曲線技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜述一熱力發(fā)電:二OO收稿日期:2007-07-17作者簡(jiǎn)介:樂(lè)俊(1982-),男,江西東鄉(xiāng)人,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院動(dòng)力系2005級(jí)碩士研究生,研讀方向?yàn)榱黧w機(jī)械maillejun1211@163.comH中國(guó)煤化工CNMHG從圖1看出,理論上最佳真空對(duì)應(yīng)的最佳循環(huán)水流量2.1循環(huán)水泵流量與功率是循環(huán)水流量連續(xù)變化過(guò)程中某一個(gè)特定值,但目前循環(huán)水系統(tǒng)特性可為在一定的系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成及確國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)火電機(jī)組均釆用定速、流量不可連續(xù)調(diào)定的循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下,進(jìn)入凝汽器的循環(huán)水流節(jié)的循泵,僅能通過(guò)改變循泵泵組運(yùn)行方式來(lái)使循環(huán)量和循泵耗功之間的關(guān)系:水流量階躍變化。對(duì)此,圖1和式(1)所示優(yōu)化模型在er=f(D,P原理上仍具有意義,但現(xiàn)實(shí)中無(wú)法滿足最佳循環(huán)水流式中:Px為循泵耗功,kW;D。為進(jìn)入凝汽器的循環(huán)量的求解。水流量,kg/s對(duì)于循環(huán)水流量間斷調(diào)整的系統(tǒng),在給定的負(fù)荷定速、葉片不可調(diào)的循泵,其循環(huán)水流量是由循泵和循環(huán)水進(jìn)口水溫下,最佳循環(huán)水流量只是若干個(gè)離工作時(shí)的穩(wěn)定工況點(diǎn)M所決定(圖2)。散流量(與泵組運(yùn)行方式對(duì)應(yīng)的)中的一個(gè),原則上可以通過(guò)枚舉法找到對(duì)應(yīng)的泵組投運(yùn)方式,但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際循泉性能山線運(yùn)行操作較困難。為了建立離散優(yōu)化模型,凈增功率△N為管路特性仙線△N=△Nr-△Np(1)式中:△Nr為汽輪機(jī)組由于真空度提高而增加的發(fā)電功率,kW;ΔNp為提高真空度而循泵增加消耗的軸功循環(huán)水流量D率,kW。圖2循泵的穩(wěn)定工況點(diǎn)離散優(yōu)化的原理就是在確定最佳循環(huán)水量時(shí),用通過(guò)阻力計(jì)算得到循環(huán)水管路特性方程,由循泵程序計(jì)算等效益點(diǎn),從而可以在負(fù)荷-循環(huán)水溫坐標(biāo)平性能曲線得到揚(yáng)程-流量的關(guān)系方程,聯(lián)立方程求解,面上給出決定離散的最佳循環(huán)水流量與機(jī)組負(fù)荷、循得出不同循泵組運(yùn)行方式下循泵耗功與循環(huán)水流量的環(huán)水溫的臨界工況線。等效益點(diǎn)是指相鄰離散循環(huán)水關(guān)系(表1)。流量產(chǎn)生的凈增功率△N保持相等的點(diǎn)(Nr,t1)。當(dāng)負(fù)荷連續(xù)變動(dòng)時(shí),等效益點(diǎn)成為等效益線,由此劃分出表1循泵不同運(yùn)行方式下耗功與循環(huán)水流量的關(guān)系切換循環(huán)泵組流量的工況區(qū)間。等效益點(diǎn)與等效益線運(yùn)行方式流量/kg·s-1耗功/kW兩種運(yùn)行方式耗軸功之差/kW的求解利用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。45346941092具體對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)需要用到的關(guān)系式:(1)雙泵并聯(lián)1786汽輪機(jī)增加的功率與凝汽器背壓的關(guān)系△Nr=三泵并聯(lián)91762772986f(Pk);(2)循泵耗功與循環(huán)水流量的關(guān)系P1=f(D);(3)凝汽器總傳熱系數(shù)與循環(huán)水流量的關(guān)系2.2凝汽流量DK=f(D);(4)凝汽器特性t=f(t,Dw,D),其中對(duì)于亞臨界純凝汽式再熱機(jī)組,末級(jí)抽汽點(diǎn)壓力D4為進(jìn)入凝汽器的凝汽量;(5)排汽壓力與凝汽器凝1與排汽量D成正比術(shù)結(jié)溫度的關(guān)系P=f(x)。(3〕經(jīng)Dko Pio2離散優(yōu)化模型的計(jì)算式中:p1為末級(jí)抽汽點(diǎn)壓力,kPa;D為設(shè)計(jì)排汽量,述t/h;p10為末級(jí)抽汽點(diǎn)設(shè)計(jì)壓力,kPa徐州發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組為N200-12.7/535/535型測(cè)得末級(jí)抽汽點(diǎn)壓力p1,則可求得排汽量Dk熱凝汽式汽輪機(jī),最大功率220MW,設(shè)計(jì)排汽壓力5.19第發(fā)kPa。循環(huán)水系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng),機(jī)組配有3臺(tái)型號(hào)2.3排汽溫度t和排汽壓力p為48SH-22定速、葉片不可調(diào)循泵并聯(lián)運(yùn)行,額定流根據(jù)凝汽器的傳熱特性,排汽溫度t3為二量是11000m3/h,出口壓力0.255MPa,轉(zhuǎn)速485r/ts=T1+△t+otmin。循泵泵組運(yùn)行方式有:單泵、雙泵并聯(lián)和3泵并式中:為循環(huán)水進(jìn)口溫度,C;△為循環(huán)水溫升,℃八聯(lián)運(yùn)行6t為傳熱端差,℃。傳熱端差中國(guó)煤化工CNMHG(5)△N1、△N2,直到△N1=△N2,得到一個(gè)等效益點(diǎn)B(圖e4187Dy-14)。在B點(diǎn),采用單泵運(yùn)行和雙泵運(yùn)行的收益是相等式中:K為凝汽器的總體傳熱系數(shù),kJ/(m2·h·℃);的。計(jì)算結(jié)果整理見(jiàn)圖4A為冷卻水管外表面總面積,m2。凝汽器的換熱傳熱機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜,本文凝汽器傳泵并聯(lián)運(yùn)行僅熱系數(shù)的計(jì)算采用美國(guó)傳熱學(xué)會(huì)的HEI的經(jīng)驗(yàn)公雙泵并聯(lián)運(yùn)行區(qū)式{,凝汽器總傳熱系數(shù)為:單系區(qū)K=C5B/Vw(6)凝汽器排汽壓力p(kPa)與排汽溫度t有關(guān):0110L20130140150160170180190200210220汽輪機(jī)負(fù)荷M/MW+1001,46p=0.00981×(kPa)(7)圖4循環(huán)水系統(tǒng)離散優(yōu)化結(jié)果66根據(jù)圖4循環(huán)水溫和負(fù)荷確定最經(jīng)濟(jì)的循泵泵組2.4汽輪機(jī)排汽壓力對(duì)機(jī)組微增出力的影響運(yùn)行方式,例如,當(dāng)負(fù)荷為175MW,循環(huán)水進(jìn)口溫度當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)、進(jìn)汽流量保持不變,循系泵組20C的工況點(diǎn)A,它在雙泵并聯(lián)運(yùn)行區(qū)內(nèi),此時(shí)投用2投運(yùn)方式不同時(shí),凝汽器通過(guò)不同的冷卻水(循環(huán)水)臺(tái)循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式,相應(yīng)的最流量,可影響汽輪機(jī)的排汽壓力進(jìn)而影響機(jī)組的出佳循環(huán)水量是7722kg/s。只要根據(jù)負(fù)荷和循環(huán)水進(jìn)力。由汽輪機(jī)制造廠提供的排汽壓力對(duì)汽輪機(jī)出力的口溫度判斷給出的狀態(tài)點(diǎn)所落運(yùn)行區(qū)內(nèi),即選擇相應(yīng)修正曲線(圖3),可得出汽輪機(jī)排汽壓力與汽輪機(jī)功的循環(huán)泵組的運(yùn)行方式,這樣循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式就有據(jù)可依,避免了盲目調(diào)節(jié),圖4基本上可以作為電率變化率的函數(shù)方程為:廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的參考工具,具有較好的實(shí)用Mr100=-7.1195×10p+0.0323價(jià)值0.5464p2+2.8760p-4.176(8)式中:N為機(jī)組負(fù)荷,MW;△N為相應(yīng)排汽壓力p,4效益分析下的機(jī)組功率的增量,MW。假定負(fù)荷為175MW,循環(huán)水進(jìn)口溫度為20℃,比較3種循環(huán)水量下的經(jīng)濟(jì)效益,從而驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果的正確。由表1可知3種循泵泵組投運(yùn)方式下的循環(huán)水流量及循泵耗功,由公式(3)~(8)計(jì)算出汽輪機(jī)功率變化率、發(fā)電功率增量,從而得到汽輪機(jī)實(shí)際功率為N=Nr-△Nr。循泵泵組效益分析計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3456789101112排汽壓力/kPa表2效益分析計(jì)算技圖3汽機(jī)排汽壓力對(duì)汽輪機(jī)出力通用修正曲線循泵泵術(shù)循泵泵循泵泵組兩種組運(yùn)行組耗功3徐州電廠5號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化方式化+今實(shí)際功式消耗之差增功率綜計(jì)算差/kW單泵694-2.864169988109243003208雙泵并聯(lián)1786-0.40681742885號(hào)機(jī)組循泵3種固定的編組方式,分別對(duì)應(yīng)于三泵并聯(lián)27720.055174900612374述一熱力發(fā)電不同的循環(huán)水流量。當(dāng)負(fù)荷Nr不變,不斷改變循環(huán)水入口水溫t,利用式(2)~(8)分別計(jì)算在點(diǎn)(Nr,t)由表2可知,3泵并聯(lián)運(yùn)行比雙泵并聯(lián)運(yùn)行雖然二時(shí)兩種相鄰的循泵泵組(分別用1、2表示)的發(fā)電功率能多發(fā)612kW的電功率,但將多消耗循泵功率9866z増量ΔNπ、ΔNr以及循泵耗功增量ΔNn、△NP;再利kW,顯然此時(shí)用兩泵并聯(lián)運(yùn)行比3泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì),使電用式(1)計(jì)算出兩種循泵泵組運(yùn)行方式下的凈增功率廠凈增功率為374kW。同理,單泵運(yùn)行與雙泵運(yùn)行相中國(guó)煤化工CNMHG比循泵耗功能節(jié)省1092kW,但是相對(duì)于發(fā)電功率來(lái)強(qiáng)的實(shí)用性。說(shuō),它將比采用雙泵并聯(lián)運(yùn)行減少了4300kW,所以(3)對(duì)徐州電廠5號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化效益分此時(shí)雙泵并聯(lián)運(yùn)行比單泵運(yùn)行將能帶來(lái)總的電廠凈增析表明,循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行效益較明顯功率為3208kW。由上面的分析可以看出,對(duì)循環(huán)水流量不可連續(xù)[參考文獻(xiàn)]調(diào)節(jié)的循環(huán)水系統(tǒng)正確優(yōu)化運(yùn)行效益是較顯著的[1]郭丙然.最優(yōu)化技術(shù)在熱能動(dòng)力工程中的應(yīng)用[M].北京:水利電力出版社,19865結(jié)論[2]黃新元,趙麗,安越里,等.火電廠單元制循環(huán)水系統(tǒng)離散優(yōu)化模型及其應(yīng)用[].熱能動(dòng)力工程,2004,19(3):302(1)以等效益點(diǎn)迭代計(jì)算為主要特征的循環(huán)水系組循環(huán)水流量不可連續(xù)滿節(jié)的3修,馮海30機(jī)組悟環(huán)水系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行方循環(huán)水系統(tǒng)普遍適用。[4]史劍戟.600MW機(jī)組循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行[].上海電力學(xué)(2)對(duì)徐州電廠5號(hào)機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化院學(xué)報(bào),1996,12(2):45-5計(jì)算,得到了循環(huán)水系統(tǒng)離散優(yōu)化結(jié)果圖,該圖直觀簡(jiǎn)[5]徐州發(fā)電廠.徐州發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組運(yùn)行規(guī)程[R.200潔,可以直接作為電廠循環(huán)水系統(tǒng)的操作依據(jù),具有較STUDY ON OPERATION OPTIMIZATION OF CIRCULATING WATERSYTTEM IN THERMAL POWER PLANTSLE Jun, JIAN Cong-guang, ZHANG HuiChina university of mining industry, Xuzhou 221008, Jiangsu Province, PRCAbstract: For the circulating water system with flow rate of the circulating water can not be continuously adjusted, through analysis ohydraulic performance in the circulating water pipe network and calculation of heat transfer property in the condenser, a study on operation optimization of the said circulating water system has been carried out by using the discrete optimization model, obtaining themost economic operation mode of circulating water pumps in grouping under different loads of the unit and under different temperatures of the inlet circulating water. a discrete optimization diagram of the circulating water system has been worked out from the optmized results, providing with reference for adjustment in operation.Key words: thermal power plant; monobloc system; circulating water system; discrete optimization; economic operation(上接第8頁(yè))COMPARISON OF ECONOMIC EFFICIENCY FOR TWO METHODS IN木CONTROLLING CO, EMISSION FROM經(jīng)CONVENTIONAL COAL- FIRED POWER PLANTS述QIU Li-xia, HAO Yan-zhongShanxi University, Taiyuan 030013, Shanxi Province, PRC熱J Abstract: Two technologies for controlling CO, emission from conventional coal-fired power plants, i. e. selectively absorbing*R nology for separating CO, from flue gas by using absorbing resolvent, and oxygen-enriched combustion technology, have been pres37 E: ented. the factors leading to decrease of power plant efficiency in using the said two technologies being analysed, and formula for calas culating the net efficiency of power plant being deduced. Taking the 600 Mw coal-fired unit as example, the practical calculation habeen carried out. results show that the net efficiency of power plant after adopting above -mentioned two technologies to be 22. 55%27. 25% respectively, at the same time, the causes leading to energy loss and directions for improvement being pointed out.Key words: CO2 i emission controlling technology; coal-fired power plant; efficiency of power supply中國(guó)煤化工CNMHG