循环水泵优化运行计算模型的优化及应用实例

与电力机梳发电技术循环水泵优化运行计算模型的优化及应用实例傅程燕,郭栋,鄢传武,温诗伟(华电电力科学研究院,浙江杭州310030摘要:基于试验的循环水泵优化运行计算模型是以试验数据作为基础,对已完成的试验工况下的循环水泵运行方式进行优化计算,而不能对未开展的试验工况进行经济性评价,本文介绍了一种计算方法,可以对此类计算模型进行优化,并用实例进行验证关键词:循环水泵;优化运行;算法优化中图分类号:TH3,02421文献标识码:B文章编号:1006-8449(201101-0082-00引言循环水泵优化运行是降低厂用电率的有效方法之算:其分析计算过程中所构建的计算模型的准确性,是P=f(N, 41, W)(2)确保优化效果的重要因素。对循环水泵优化运行的计式中t1一冷却水进口温度,℃算通常以试验作为基础,但受试验条件和试验成本等W一冷却水流量,m为s的限制部分试验工况不能进行,用基于试验的计算方(3)最佳运行背压计算以机组功率冷却水进口法不能对未进行的工况进行经济性评价,影响优化效温度和冷却水流量为变量的目标函数,在量值上为机果。本文介绍了一种计算方法,可以由已完成工况的试组功率的增量与循环水泵耗功增量之差最大时的凝汽验数据推导出未能开展的试验工况的经济特性,并通器压力,即:过实例验证其方法可行。F(N,1,W)=△N-△N(3)式中△N一循环水泵耗功kW。1基于试验的计算模型在数学意义上,当MW)=0时,凝汽器冷却传统循环水泵优化运行计算模型采用的计算方法水流量对应的机组背压为最佳值即:如下(1)微增出力与机组背压的关系:通过机组微增出df(N,P).aP_dAN(4)力试验,得出机组在不同负荷下,微增出力与背压的关最后依据最佳背压确定循环水泵最佳组合运行方系式△N=f(N,P)但在试验过程中,可能遇到因为循环水进口温度式中AN一机组微增出力kW;过高,不能做高负荷下的低循环水流量工况;或者机组N一机组负荷,kW;临时性雪支一不件空时所有纸环水泵组合运行工况等P4一机组背压,kPa限制中国煤化上况特性计算,就不能(2)凝汽器变工况特性由试验可得出当前冷却水包含CNMH(军组合运行方式,计进口温度条件下凝汽器压力与冷却水流量的关系,当算模型也就不够完整。冷却水进口温度改变时,由凝汽器变工况特性予以换137期第32卷发电技术与电力机械2计算模型优化算法Rpleass c,hR(10)如果已完成每个负荷点下的某一种循环水泵组合由于除开管侧热阻之外的其它热阻在循环水流量方式的试验得出试验数据;且已测量出每种循环水泵改变后变化很小,可以将其作为不变量。则流量改变后组合方式下的凝汽器冷却水流量和循环水泵耗功。可的凝汽器总体传热系数:按以下步骤得出其它循环水泵组合方式下的凝汽器变工况特性。(1)由试验数据得出各负荷点下的凝汽器热负荷、于是可得出循环水流量改变后的凝结水饱和温总体传热系数和管侧热阻。度(5)(11)式中Q一凝汽器热负荷W;1一冷却水流量kgs;然后可由水蒸气函数得出凝结水饱和温度对应的t1,h2-冷却水进、出口温度,℃;凝汽器压力P=ft')。于是循环水流量改变后的凝汽c-冷却水定压比热容,JkgK)UA。LMTD(6)器特性R'=(M,4,)即可确定。最后由F(N,t,W)=△N-△N得出最佳运行其中LMTD=-4-4一背压曲线,则其它循环水泵组合方式下的经济特性也L-tt,-t2得以考虑」。式中U一总体传热系数,W(m2K);A。—凝汽器传热面积,m23应用实例一凝汽器压力下饱和水温度,℃。某机组设计出力为300MW,配置1台表面式、横R=008kpnd10(g)1(7)向布置双流程凝汽器再配置2台高低速循环水泵。式中R一管侧热阻,m2K/W31基于试验的计算模型一导热系数,W(m·K);根据机组情况,完成了100%90%、80%、70%和d-冷却管内径,m;60%额定负荷下,并且在2低速、1高1低、2高速,三一冷却管内水流速,m/s;种循环水泵组合方式下的试验工况。由试验得出机组p一冷却水密度kg/m3;的凝汽器特性。以1台高速、1台低速循环水泵组合方μ一动力黏度,kg/(m…s)。式下的数据为例得出其凝汽器绝压特性数据见表1。则可得出除了管侧热阻之外的其它热阻由此得出的循环水泵优化运行结果见表2d-Ri(8)表1凝汽器绝压特性数据a式中d一冷却管外径,m冷却水进水温度机组负荷MwR,一管侧热阻之外的其它热阻,m2KW。℃(2)其它循环水泵组合运行方式下的不同循环水2.3772.179流量工况下的凝汽器变工况特性的计算。3.21929612.77925214.31039763.74134063.l69于流量改变后凝汽器热负荷变化很小,则流量改变后的冷却水温升:69466.56360155.627△'=2-1=(9)97219043856378737.3311.32010.54799999.2098647则出水温度t2′=4'+h,对应平均温度t'=(t2'+n11K511067102059591)2下的ρ’、μ'、c及循环水流量改变后的υ'均可得中国煤化工32CNMHG则流量改变后的管侧热阻:由试验得出2台高速循环水泵组合运行方式下的No, 1 22083与电力机梳发电技术凝汽器特性,然后根据1高速1低速循环水泵组合方33两种优化模型比较式下,试验测量所得循环水流量及耗功,采用上述优化算法得出的凝汽器特性数据见表3。优化算法得出的凝汽器特性数据偏离实际情况的由此得出的循环水泵优化运行结果见表4(P,-P百分比:=P100%,即优化算法与实际情表2循环水泵优化运行结果况相比较的凝汽器压力计算误差见表5。可见采用优冷却水进水温度机组负荷,MW化算法的计算模型得出的计算结果,偏离基于试验的300270240210180计算模型得出的实际结果较小(<1%)。且最终优化所2低速2低速2低速2低速2低速得最佳循环水泵运行方式也基本一致。2低速2低速2低速2低速1低速1低速表5优化算法与实际情况相比较的凝汽器压力计算误差2高速2低速1高速1高速1高速冷却水进水温度机组负荷MW2高速2高速2高速2高速1低速050351高速084-069093-0.22-0.122高速2高速2高速2高速2高速090-064094-0.20-0.132高速2高速2高速2高速2高速150840.650880.210132高速2高速2高速2高速2高速082062086-020-0.092高速2高速2高速2高速2高速0840590820.20-009087-0580.79-0.18-009表3优化算法得出的凝汽器绝压特性数据Pa0.570.78冷却水进水温度机组负荷,MW0820560.770.18-0083002705052.3572.194202118481.7084结语3.1902.753252623423.70834133.173通过对传统循环水泵优化运行的计算模型进行算56025315493845954230法优化后,可提高其适用性。通过实例验证其理论计算74239876.50960275632结果和实际试验结果有一定误差,但可作为对试验计96369095849578877.38算的一个补充。特别是在试验期间,因为某些特殊工22410607992192258655况,如高负荷下低循环水流量工况等不能进行时,可用1240611.7301098210.2239599此计算模型评价各种工况下的经济特性。表4优化算法后循环水泵优化运行结果参考文献冷却水进水温度机组负荷MW]DLT1078-2007,表面式凝汽器运行性能试验规程S200300[2]GBT0102-2003,工业循环水冷却设计规范S]20032低速2低速2低速2低速2低速3]齐复东贾树本马义伟电站凝汽设备和冷却系统M北京:水利电2低速2低速2低速2低速2低速力出版社,19921低速1低速1低速4郭丙然最优化技术在电厂热力工程中的应用M北京:水利电力2低速2低速高速1高速1高速出版社,19861低速1低速葛晓霞缪国钓循环水系统运行方式优化分析识电站辅机002高速2高速2高速(3)28~321高速1高速2高速2高速2高速2高速2高速2高速2高速2高速2高速2高速收稿日期2010-11-182高速2高速2高速2高速2高速修回日期:2010-12-152高速2高速2高速2高速2高速中国煤化工(下转第81页)CNMHG84 28001发电技术原理,选取了R600R123非共沸混合工质作为本文讨徐卫荣杜垲自然复叠式热泵循环系统热力计算与分析低温论系统的循环工质,通过模拟计算得到了最高热泵程,2000,171(5):31-36.COP值下的最佳配比浓度,并在该值下计算分析了热 KAZUO NAKATAN, MITSUHIRO IKOMA, KOJLARITA,ma泵系统的热力性能。结果表明,利用这种自复叠热泵系Development of high-temperature heat pump using altemative mixtures]onal TechnicalReport, 1989, 35(6): 12-16统回收电厂循环水余热在理论上是可行的,且平均6] Podbielniak WJ.Us,04172P1196COP值可达309。∏冂张雷,胡连营中高温热泵工质应用的现状与选择门节能,2010,330参考文献8]史琳,昝成中高温热泵工质的研究方法及性能分析[技术科学[郭小丹,胡三高,杨昆,等热泵回收电厂循环水余热利用问题研究2009,39(4)603~608门现代电力,2010,27(2:58-61.19]于晓东赵力高攀.一种新型中高温热泵非共沸工质的理论与实验2]清华大学凝汽式发电机组循环水余热利用技术研究与应用R项分析工程热物理学报,2008,29(7):1095-1098目总结报告,2008-0[3]周湘江,连之伟,叶晓江,等.高温热泵在我国应用的可行性分析收稿日期:2010-11-19流体机械,2003,31(7):55-58修回日期:2010-12-14Discussion and Analysis on Recycling the waste Heat of Circulating Water inPower Plant by the Mixing Refrigerant Auto-cascade Heat PumpZHOU Chong-bo, MIAO Li, XU Hou-da, HU Feng-jiac(I. Huadian Electric Power Research institute, Hangzhou 310030, China; 2. Xi an Ariation Compute Technology Institute, Xi'an 710040, China;3. School of Energy& Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi an 710049, China)Abstract: The circulating water in power plant is a large environment friendly energy source which temperature ismoderate and stable. The heat pump technology would be effective for the recycle of the waste heat during the winter in thenorth. To provide the hot water that the temperature above 80 degree, a kind of auto-cascade heat pump system wasproposed, and a new binary non-azeotropic mixing refrigerant composed of R600a/R123 was selected. Then using Matlaband Refprop 7. 1 mixed programming, the simulation of theoretical cycle for auto-cascade heat pump system wasconducted. The results showed that the heat pump system to utilize the circulating water waste heat was feasible in theoryKey words: auto-cascade heat pump; waste heat of circulating watern; mIxing re作者简介:周崇波(1984-),男,浙江温州人,硕士,从事电厂余热利用及热泵研究。(上接第84页)Optimization in Calculating Models of the Circulating Water PumpOperation and applicationsFU Cheng-yan, GUO Dong, YAN Chuan-wu, WEN Shi-weiAbstract: The circulating water pump operation calculation models which was based on performance test utilizing thetest data to calculate and optimize the pump operation under the working conditions which had been tested. For thoseworking conditions which had not been tested the models would not give the operating economic analysis. a calculatingmethod had been introduced in this paper as an improvement of that kind of models and the results had been verified withexamplesKey words: circulating water pump; optimal operation中国煤化工作者简介:傅程燕(1982-),男,本科,重庆人,从事工作范围HCNMHG郭栋(1983-),男,硕士,安徽人,从事工作范围为火电厂系统优化鄰传武(1979-),男,本科,江西人,从事工作范围为火电厂系统优化。Nn. tnt81