火電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行研究樂俊,管從光，張輝中國礦業(yè)大學,江蘇徐州221008[摘要]對于循環(huán)水流量不可連 續(xù)調(diào)節(jié)的循環(huán)水系統(tǒng)，通過對循環(huán)水管網(wǎng)水力工況分析以及凝汽器傳熱特性計算,利用離散優(yōu)化模型對循環(huán)水系統(tǒng)進行了優(yōu)化運行研究，得出機組不同負荷、不同循環(huán)水進水溫度下最經(jīng)濟的循環(huán)水泵編組運行方式。將優(yōu)化結(jié)果編制成循環(huán)水系統(tǒng)離散優(yōu)化圖,以供運行調(diào)節(jié)參照。關鍵詞]火電廠;單元制;循環(huán)水系統(tǒng);離散優(yōu)化;經(jīng)濟運行[中圖分類號] TK264.1[文獻標識碼] 1[文章編號]1002-3364(2008)06 - 0009- 04循環(huán)水系統(tǒng)是火力發(fā)電廠一個獨立的、對機組經(jīng)1循環(huán)水系統(tǒng)的離散優(yōu)化原理濟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排汽流量和循環(huán)水進口水溫-一定的情況環(huán)水系統(tǒng)的運行方式,對循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運行、節(jié)約下,隨著循環(huán)水流量Dw的增加，凝汽器真空升高，汽廠用電、促進節(jié)能降耗、提高電廠運行經(jīng)濟性具有重要輪機輸出功率增加，同時循泵要多耗軸功率。當汽輪的意義。目前國內(nèi)絕大多數(shù)電廠機組的循泵不能實現(xiàn)機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),僅可通過改變循泵編組(循泵最大時,相應的凝汽器真空即為最佳真空。此時,對應泵組)運行組合方式來使循環(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.or。o 圖1為循的連續(xù)優(yōu)化模型已不能采用”。針對這種情況,對于環(huán)水流量與凈增功率關系曲線。循泵不能實現(xiàn)循環(huán)水流量連續(xù)調(diào)節(jié)的火電機組,循環(huán)水系統(tǒng)只能采用離散優(yōu)化模型進行優(yōu)化。AN,本文利用離散優(yōu)化模型對徐州電廠5號機組的循技環(huán)水系統(tǒng)進行優(yōu)化。通過對循泵泵組流量、耗功以及ON..凝汽器總傳熱系數(shù)的計算,并利用計算機程序進行離光散優(yōu)化,擬定出泵組控制曲線。優(yōu)化結(jié)果簡潔直觀,可述在任意循環(huán)水溫、任意負荷下確定最經(jīng)濟的循泵泵組Dw, opt運行方式。循壞水流量/D。勢圖1 循環(huán)水流量與凈增功率關系曲線三收稿日期: 2007-07-17作者簡介:樂俊(1982 -),男,江西東鄉(xiāng)人,中國礦業(yè)大學機電學院動力系2005級碩士研究生,研讀方向為流體機械。八E- mail: lejun1211@ 163. com從圖1看出,理論上最佳真空對應的最佳循環(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)變化過程中某-一個特定值,但目前循環(huán)水系統(tǒng)特性可為在一定的系統(tǒng)設備構(gòu)成及確國內(nèi)絕大多數(shù)火電機組均采用定速、流量不可連續(xù)調(diào)定的循環(huán)水系統(tǒng)運行狀態(tài)下,進入凝汽器的循環(huán)水流節(jié)的循泵,僅能通過改變循泵泵組運行方式來使循環(huán)量和循泵耗功之間的關系:水流量階躍變化。對此,圖1和式(1)所示優(yōu)化模型在Pg= f(D)原理上仍具有意義,但現(xiàn)實中無法滿足最佳循環(huán)水流式中:Pg為循泵耗功,kW;D.為進人凝汽器的循環(huán)量的求解。水流量,kg/s。對于循環(huán)水流量間斷調(diào)整的系統(tǒng),在給定的負荷定速、葉片不可調(diào)的循泵,其循環(huán)水流量是由循泵和循環(huán)水進口水溫下,最佳循環(huán)水流量只是若干個離工作時的穩(wěn)定工況點M所決定(圖2)。散流量(.與泵組運行方式對應的)中的一個，原則上可以通過枚舉法找到對應的泵組投運方式,但現(xiàn)場實際循泉性能山線運行操作較困難。為了建立離散優(yōu)化模型,凈增功率AN為:賓M管路特性山線ON= ONr- ONp .(1)式中:ONτ為汽輪機組由于真空度提高而增加的發(fā)電功率,kW;ONp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)定工況點離散優(yōu)化的原理就是在確定最佳循環(huán)水量時,用通過阻力計算得到循環(huán)水管路特性方程，由循泵程序計算等效益點,從而可以在負荷-循環(huán)水溫坐標平性能曲線得到揚程-流量的關系方程,聯(lián)立方程求解,面上給出決定離散的最佳循環(huán)水流量與機組負荷、循.得出不同循泵組運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。等效益點是指相鄰離散循環(huán)水關系(表1)。流量產(chǎn)生的凈增功率ON保持相等的點(Nr,t)。當負荷連續(xù)變動時,等效益點成為等效益線,由此劃分出表1循泵不同運行方式 下耗功與循環(huán)水流量的關系兩種運行方式切換循環(huán)泵組流量的工況區(qū)間。等效益點與等效益線運行方式流量/kg.s51耗功/kW消耗軸功之差/kW的求解利用計算機程序?qū)崿F(xiàn)。單泵4 534691 092具體對循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化時需要用到的關系式:(1)雙泵并聯(lián)7 7221 786986汽輪機增加的功率與凝汽器背壓的關系ONr =三泵并聯(lián)9 1762 772f(P) ;(2)循泵耗功與循環(huán)水流量的關系P: =f(D.) ;(3)凝汽器總傳熱系數(shù)與循環(huán)水流量的關系2.2 凝汽流量D:K= f(D) ;(4)凝汽器特性t。= f(tw ,D、,D、) ,其中對于亞臨界純凝汽式再熱機組,末級抽汽點壓力D。為進人凝汽器的凝汽量;(5)排汽壓力與凝汽器凝p與排汽量Dk成正比印，即:技結(jié)溫度的關系P:= f(t,)。Ds=衛(wèi)綜2離散優(yōu)化模型的計算式中:力為末級抽汽點壓力,kPa; D為設計排汽量，綠t/h; P10 為末級抽汽點設計壓力,kPa。徐州發(fā)電廠5號機組為N200- 12. 7/535/535型測得末級抽汽點壓力p ,則可求得排汽量D。。 熱凝汽式汽輪機,最大功率220 MW,設計排汽壓力5.19發(fā)kPa。循環(huán)水系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng),機組配有3臺型號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)運行，額定流根據(jù)凝汽器的傳熱特性,排汽溫度1,為:=量是11000m2/h,出口壓力0.255 MPa,轉(zhuǎn)速485 r/t。= T+ Ot+ δt點 品min。 循泵泵組運行方式有:單泵 、雙泵并聯(lián)和3泵并式中:4為循環(huán)水進口溫度,C;O1為循環(huán)水溫升,C;八聯(lián)運行問。δt為傳熱端差,C。傳熱端差:10ON、ON2,直到ON;= ON,得到-一個等效益點B(圖δt=4)。在B點,采用單泵運行和雙泵運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. C);的。計算結(jié)果整理見圖4。Ae為冷卻水管外表面總面積,m2。凝汽器的換熱傳熱機理相當復雜,本文凝汽器傳一犯并聯(lián)運行區(qū)熱系數(shù)的計算采用美國傳熱學會的HEI的經(jīng)驗公s雙泵井聯(lián)運行區(qū)式4 ,凝汽器總傳熱系數(shù)為:單泵運行區(qū)K = CξjββVVw(6)95040506市80910010120130140130面南18019020021020凝汽器排汽壓力p.(kPa)與排汽溫度t。有關甲:汽輪機負荷N/MWp。= 0.009 81Xr1。+ 10079.46(kPa) (7)圖4循環(huán)水系統(tǒng)離散優(yōu)化結(jié)果、57.66根據(jù)圖4循環(huán)水溫和負荷確定最經(jīng)濟的循泵泵組運行方式，例如，當負荷為175 MW,循環(huán)水進口溫度2.4汽輪機排汽壓力對機組微增出力的影響當汽輪機進汽參數(shù)、進汽流量保持不變,循泵泵組20 C的工況點A,它在雙泵并聯(lián)運行區(qū)內(nèi),此時投用2投運方式不同時,凝汽器通過不同的冷卻水(循環(huán)水)臺循環(huán)水泵并聯(lián)運行是最經(jīng)濟的運行方式，相應的最流量,可影響汽輪機的排汽壓力,進而影響機組的出佳循環(huán)水量是7722kg/s。只要根據(jù)負荷和循環(huán)水進力。由汽輪機制造廠提供的排汽壓力對汽輪機出力的口溫度判斷給出的狀態(tài)點所落運行區(qū)內(nèi)，即選擇相應修正曲線(圖3),可得出汽輪機排汽壓力與汽輪機功的循環(huán)泵組的運行方式,這樣循環(huán)水系統(tǒng)的運行方式就有據(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)化運行的參考工具,具有較好的實用100=-7.1195X10-p +0.032 3p:-價值。NT0.546 4 + 2.8760p.-4.176 7(8)式中:Nr為機組負荷,MW;ONτ為相應排汽壓力p.4效益分析下的機組功率的增量,MW。假定負荷為175 MW ,循環(huán)水進口溫度為20 C，比較3種循環(huán)水量下的經(jīng)濟效益,從而驗證優(yōu)化結(jié)果的正確。由表1可知3種循泵泵組投運方式下的循環(huán)水流量及循泵耗功，由公式(3)~(8)計算出汽輪機功率變化率、發(fā)電功率增量,從而得到汽輪機實際功率為Ng= Nr- ONt。循泵泵組效益分析計算結(jié)果見表2。3456789101112排汽壓力kPa表2效益分析計算圖3汽機排汽壓 力對汽輪機出力通用修正曲線循泵泵循泵泵 汽輪機汽輪機 法行方發(fā)電廠告組運行組耗功功率變，實際功發(fā)付耗之差增功率3徐州電廠5號機組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化方式/kW化率/%率/kW成動2 /W差/kW計算單泵1 09243003208雙泵并聯(lián)1786 -0.4068 174 2885號機組循泵3種固定的編組方式，分別對應于三泵并聯(lián)2772 一 0.055174 9008661-34 發(fā)不同的循環(huán)水流量。當負荷Nr不變,不斷改變循環(huán)水入口水溫ti ,利用式(2)~(8)分別計算在點(Nt,t)由表2可知,3泵并聯(lián)運行比雙泵并聯(lián)運行雖然時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986增量oNn、ONr以及循泵耗功增量ONpr、ANn;再利kW,顯然此時用兩泵并聯(lián)運行比3泵運行經(jīng)濟,使電八用式(1)計算出兩種循泵泵組運行方式下的凈增功率廠凈增功率為374 kW。同理,單泵運行與雙泵運行相比循泵耗功能節(jié)省1092kW,但是相對于發(fā)電功率來強的實用性。說,它將比采用雙泵并聯(lián)運行減少了4 300 kW,所以(3)對徐州電廠5號機組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化效益分此時雙泵并聯(lián)運行比單泵運行將能帶來總的電廠凈增析表明，循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行效益較明顯。功率為3 208 kW。由.上面的分析可以看出,對循環(huán)水流量不可連續(xù)調(diào)節(jié)的循環(huán)水系統(tǒng)正確優(yōu)化運行效益是較顯著的。[1]郭丙然.最優(yōu)化技術在熱能動力工程中的應用[M].北京:水利電力出版社,1986.5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)離影優(yōu)化模型及其應用[J].熱能動力工程,2004,19<3) :302.305.(1)以等效益點迭代計算為主要特征的循環(huán)水系3] 崔修強,馮仁海.300 MW機組循環(huán)水系統(tǒng)最優(yōu)化運行方.統(tǒng)離散優(yōu)化模型,對機組循環(huán)水流量不可連續(xù)調(diào)節(jié)的式的研究[J].江西電力.2005 .29(4):1-4.循環(huán)水系統(tǒng)普遍適用。.4] 史劍戟.600 MW機組循環(huán)水泵優(yōu)化運行[J].上海電力學(2)對徐州電廠5號機組的循環(huán)水系統(tǒng)進行優(yōu)化院學報,1996,12(2);45-51.計算,得到了循環(huán)水系統(tǒng)離散優(yōu)化結(jié)果圖,該圖直觀簡[5] 徐州發(fā)電廠.徐州發(fā)電廠5號機組運行規(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 circulatinghydraulic 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 thmost economice 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 optimized results, providing with reference for adjustment in operation.Key words: thermal power plant ; monobloc system;circulating water system; discrete optimization; economic operation.................................................0.o(上接第8頁)COMPARISON OF ECONOMIC EFFICIENCY FOR TWO METHODS IN技CONTROLLING CO2 EMISSION FROM木CONVENTIONAL COAL- FIRED POWER PLANTSQIU Li- xia,HAO Yan - zhongShanxi University ，Taiyuan 030013, Shanxi Province,PRCAbstract:Two technologies for controlling CO2 emission from conventional coal - fired power plants,i. e. selectively absorbing tech發(fā)nology for separating CO2 from flue gas by using absorbing resolvent ,and oxygen - enriched combustion technology. have been presented. the factors leading to decrease of power plant efficiency in using the said two technologies being analysed, and formula for calCculating the net efficiency of power plant being deduced. Taking the 600 MW coal - fired unit as example, the practical calculation ha:第been carried out,results show that the net efficiency of power plant after adopting above - mentioned two technologies to be 22. 55%萌Cand 27. 25% respectively,at the same time,the causes leading to energy loss and directions for improvement being pointed out.Key words: CO2 ; emission controlling technology; coal - fired power plant ;efficiency of power supply12