不同判定准则确定循环水系统优化运行的分析

不同判定准则确定循环水系统优化运行的分析石书雨,于刚,张光华北电力大学能源与动力工程学院,北京102206[摘要]关于循环水系统优化运行的判定准则分为 3种:传统分析法、考虑冷却水价格的最大收益法和综合成本煤耗率法。将这些方法与改进型综合成本煤耗率法进行分析、比较,通过编制计算机语言,对每一种方法分别建立各自的程序和优化调度方案。结合某电厂1、2号机组的循环水系统优化运行进行计算，通过对4种循环水泵优化调度方案的结果比较,确定了最优判定准则。[关键词]循环水系统;循环水泵;综合成本煤耗率;优化调度方 案;判定准则[中图分类号] TK267[文献标识码] I[文章编号] 1002 - 3364(2008)09 -0015 - 04增加循环水流量会使汽轮机的真空提高,从而使1循环水 系统优化运行几种判定准则汽轮发电机组发电量增加,但增加循环水流量,也会使循环水泵(循泵)耗电量增加。循环水系统供水流量很1.1 确定最佳循环水量[的传统分析法大,一般是汽轮机排汽流量的40~70倍，循泵消耗的对于既定机组,在机组负荷和冷却水温-定的条电能约占总发电量的1%~1.5%,仅次于给水泵的耗.件下,增加循环水流量(冷却水流量)D.使汽轮机电功电量。在循环水系统外部条件(循环水温、水位及机组率的微增值△P.与循泵的耗电量增加值OPp之间的负荷等)及内部条件(系统结构、布置形式及设备性能差值达到最大时所对应的循环水流量即为最佳循环水等)一定的条件下,其运行方式(循泵运行台数和循环流量。这时,汽轮机的最大净增功率为:供水流量分配)不同,对整个电厂净输出电能有一定影OPmx= OP.- OP。(1)响。如果循环水系统实现了优化运行，则能使电厂净.电能输出最大,从而提高发电厂的经济性。1.2考虑冷却水价格后的最大收益法[1]确定循环水系统优化运行的判定准则,目前主要在考虑冷却水的价格后,当冷却水流量发生变化基分为3种，传统分析法、考虑冷却水价格的最大收益法时,汽轮机的净收益为:和综合成本煤耗率法凹。基于这3种方法,本文提出SC= R。.0P.τ-3.6●R●a.D..τ (2) 究了改进型综合成本煤耗率法作为确定循环水系统优化式中:OP为汽轮机输出功率P,与循泵功率P,间的运行判定准则,能更全面有效地确定循泵优化调度运差值,即OP=P.- P,,kW;a为系数,冷却水为开式循行。环,a=1,冷却水为闭式循环,a为冷却水的补水率;D。作者简介:石书雨(1982 -),女.吉林人,汉族.华北电力大学能源与动力工程学院在读中国煤化工系统优化运行.E- mail: shi616@ ncepu. edu. cnYHCNMHG5为冷却水流量,kg/s;Rs为上网电价,元/(kW●h);R.2 循环水系统数学模型的约束条件为冷却水价格,元/t;t为运行时间,h.在机组负荷和冷却水温一定的条件下,为了获得2.1汽轮机特性既定机组最大的净收益,需要合理选择冷却水流量汽轮机特性为当系统内其它设备的运行参数不发D. ,其应满足:生变化时,在某- -主蒸汽参数及其流量下,汽轮机输出aoCD=Rs.t. D--3.6.R.●a.τ=0 (3)a△P功率与低压缸排汽压力(低排压力)之间的关系["]:P. = f(Po,o,Do,p)(6)显然,这种方法所确定的最佳循环水流量与式(1)式中:po，0o和D。分别是主蒸汽的压力(kPa),温度.所得出的最佳循环水流量并非一个值。分析表明,式(C)及流量(kg/s),p是低排压力(背压)(kPa).(3)所考虑的因素更多一些,更适合于作为判定机组循根据制造厂提供的汽轮机低排压力对出力的修正环水系统优化运行的依据。曲线,通过曲线拟合得到。1.3综合 成本煤耗率及其计算2.2 凝汽器特性根据发电厂“能量价值分析”原理,评价机组循环凝汽器特性为在-定的设备配置和连接方式下，水系统优化运行的指标为综合成本煤耗率。对于既定凝汽器压力与循环水入口温度、循环水流量以及汽轮机组,在机组负荷和冷却水温--定的条件下,改变循环机低排流量之间的关系[1:水流量,使综合成本煤耗率最低,此时的循环水流量即p= f(tm,D. ,D.)(7)为最佳值。式中:tonl是冷却水入口温度,C;D。是排汽流量,kg/s.综合成本煤耗率由发电煤耗率(即燃料成本)和厂凝汽器压力可由对应的饱和蒸汽温度t,来确定:用电率(即厂用电成本)组成,计算公式为:p=0.00 81.[57.66]「[5，+ 1007.68(8b= bo+!x 10*(4)而饱和蒸汽温度:t,=tw1+ Ot +&(9)式中:bo为发电煤耗率,kg/(kW●h);Rm为标煤单式中:△t为冷却水温升,C ;8t是凝汽器端差,C.价,元/t.综合成本煤耗率的物理意义是发1 kW●h电量式(9)结合热平衡方程:Q= D.●(h.-hn)= D..cp. Ot所消耗的燃料和厂用电的综合发电成本,统一按标煤得:单价折算的标煤消耗量。综合成本煤耗率是考虑了煤和电不同能量价值(能价)后的综合煤耗率,也就是把t,=ta +D.●Oh-(10)4. 178D +4.178D. (erib.- 1)发电煤耗率、厂用电率、电价和标煤单价4个指标按照式中:Q是凝汽器热负荷,kW;h、h,分别为汽轮机排各自的能价有机地联系在一一起,成为发电厂循环水系汽比焓和凝结水比焓, Oh= h.-h, ,kJ/kg;c, 是冷却统节能分析的主要技术经济指标。水比定压热容,kJ/<(kg. K);k为凝汽器平均传热系基数,W/(m2●C);A为凝汽器冷却面积,m.础1.4改进型综合成本煤耗率及其计算研综合成本煤耗率只考虑了循泵的耗功，而没有考究2.3循环水泵特性虑冷却水补充消耗的费用。基于此,本文提出了改进循泵特性为在--定的系统设备构成及系统组织方热型综合成本煤耗率 bg,即在式(3)基础上加入了冷却水式下,在某一外部环境(水温、压头)和确定的循泵运行发补充消耗的费用所折算的煤耗率,计算如下:状态时,循环水流量与循泵功率之间的关系问,其关系bq=bo++ x10* +a=X3600 (5)式为:P. Rm中国煤化工(kW)所提出的改进型综合成本煤耗率考虑了煤、电和八水资源3种不同的能价。在原来4个指标基础上多了.MHCNM HG泵总效率。一个水价指标，可更为全面地判定最佳循环水流量。3计算实例2. 1%。当前上网电价取为0. 21元/(kW. h),标煤单价取为370元/t,冷却水价取为0. 4元/t.某发电厂1,2号机组每台配置2台循泵,每台循利用VB语言将每种优化运行方式编制成计算机泵的功率为475 kW,其出口母管与另一台机组循泵出程序,结合电厂实际情况,得出4种循泵优化调度方案口母管通过中间联络门连接。当中间联络门关闭时，分别列于表1和表2当中。对于单元制系统采用“A"为单元制系统,即1机1泵和1机2泵运行方式;当联或“B”运行方式,对于扩大单元制系统采用“C"、“D”或络门打开时,为扩大单元制系统,即2机2泵、2机3“E”运行方式。其中A表示1机1泵,B表示1机2泵和2机4泵运行方式。机组平均负荷为45 MW,凝泵,C表示2机2泵,D表示2机3泵,E表示2机4汽器的冷却面积是3 500 m’，循环水的补水率为泵。表1循泵优化调度方式传统分析方法(方式1)最大收益法(方式2)主蒸汽流量排汽流量冷却水温/C/kg.5-1/kg. s-11015_20 253(3303530. 55621. 648A/C A/C A/C A/D B/D B/D A/C A/C A/C A/C A/D A/D，33. 33323.616A/C A/C A/D A/D B/D B/D A/C A/C A/C A/D A/D B/D36. 11125. 584B/D B/D A/C A/C A/C A/D B/D B/D38. 89927. 552A/C A/D A/D B/D B/D B/D A/C A/C A/D A/D B/D B/D41. 66729. 502/DB/D B/D44. 444.31. 488A/C A/D B/D B/D B/D B/D A/C A/C A/D B/D B/D B/D47. 22333. 197A/D A/D B/D B/D B/D B/E A/C A/D A/D B/D B/D B/D50. 00035. 424A/DB/B/E B/E A/C A/D B/D B/D B/D B/D52. 77837. 391A/D B/D B/D B/D B/E B/E A/D A/D B/D B/D B/D B/D55. 55639. 359A/D B/D B/D B/E B/E B/E A/D A/D B/D B/D B/D B/D衰2循泵优化调度方案综合成本煤耗奉法(方式3)改进型综合成本煤耗率法(方式4)12(A/C A/C A/C A/C A/C A/D A/C A/C A/C A/C A/C A/CA/C A/C A/C A/C A/D A/D A/C A/C A/C A/C A/C A/C36. 11A/C A/C A/C A/D A/D A/D A/C A/C A/C A/C A/D A/DA/C A/C A/D A/D A/D A/D A/C A/C A/C A/D A/D A/D/C A/D A/D A/D44. 444A/C A/D A/D A/D B/D B/D A/C A/C A/D A/D A/D A/DA/C A/D A/D B/D B/D B/D A/C A/C A/D A/D A/D B/D基50. 000.A/D A/D B/D B/D B/D B/D A/D A/D A/D B/D B/D B/D究A/D A/D B/D B/D B/D B/E A/D A/D B/D B/D B/D B/D热4结论指标按照各自的能价有机地联系在一起,对于电厂实备δ际应用中国煤化工。(1)根据煤、电和水资源3种不同能价的改进型综某电厂:f.H方案分别应用于δ弓合成本煤耗率作为循环水系统优化运行的判定准则，,C NMHG2看出,本文所提将发电煤耗率、厂用电率、电价、标煤单价和水价5个出的改进型综合成本煤耗率法所得到的结果要优于其I7它3种方式,它可以在最大限度内使用“1机1泵"和[参考文献]“2机3泵”这两种运行方式,从而正确指导电厂的经.[1] 陈国年.发电厂拎端系统最优运行方式的研究[J].汽轮济运行。机技术,2004,46(1):69 -74.(3)从表1和表2中看出,在不同的主蒸汽流量和[2] 李勇,董玉亮,曹祖庆.考虑节水因素的凝汽器最佳真空的确定方法[J].动力工程,2001 ,21(4):1338 - 1341.冷却水温条件下,4种优化调度方式所对应的单元制[3]张善达.带尾水电站母管制循环水系统优化运行的研究和扩大单元制系统各自增开循泵的循环水临界点温度[J].汽轮机技术,2004,46(3) :220 - 225.(循泵从一种运行方式切换到另一种运行方式所对应[4] 周兰欣,张学镭,陈素敏,等.凝汽器压力应达值的确定方的冷却水温度),这是在上网电价取为0.21元/(kW●法[J].汽轮机技术.200644(3):149 - 151.h) ,标煤单价取为370元/t,冷却水价取为0.4元/t的[5]李立青. 闭路循环水系统工作泵性能浅析[J].化工给排情况下获得的数据,而当标煤价格、上网电价和水价发水设计,1998(1):45-47.生变化时,循环水临界点温度会发生变化。ANALYSIS ABOUT OPTIMUM OPERATION OF THE CIRCULATINGWATER SYSTEM BY USING DIFFERENT DECISION CRITERIASHI Shu- yu, YU Gang,ZHANG GuangCollege of Energy and power Engineering ,North China Electric Power University , Beiing 102206 ,PRCAbstract: The deision criteria about optimum operation of the circulaing water system can be casified into three kinds,namely thetraditional analytie method, the maximum profit method considering cooling water price, and the comprehensive cost coal consumptionrate method, Being analysed and compared with the improved comprehensive cost coal consumption rate method proposed in this article ,and through working out the computer language, the program and optimum dispatching scheme for each method have been established respectively. Combining with optimum operation of the circulating water system of units no. 1 and no. 2 in one power plant,calculation has been carried out. Through comparison of results from four dispatching schemes for optimum operation of the circulatingwater pumps, the optimal decision criterion has been determined.Key words:circulating water system;circulating water pumpicomprehensive cost coal consumption rate;optimum dispatching scheme:decision criterion(上接第11页)PROBLEMS EXISTING IN ASPECTS OF ENERGY - SAVING ANDCONSUMPTION - REDUCING FOR THERMAL POWER UNITS IN CUOHUA基ELECTRIC POWER CORPORATION AND SOLUTION MEASURES THEREOFJING Chang - cai究Bejing Guohua Electric Power Technology Research Centre Co Ltd, Beijing 100025 ,PRC势Abstract: F rom five aspects, namely turbne efficiency, boiler efficiency , therodynamic system, auxiliary power consumption rate, andcoal, the problems existing in economic operation of the power generation units in Guohua Elecric Power Corporation have been analysised, and analysing system of energy - saving management as well as measure for enhancing the economic eficiency of units beingput forward.Key words:power generation unit:coal consumption rate;energy - savin中国煤化工i fiey in oertio篑TYHCNMHG八8