循环水系统的优化分析

第24卷,总第139期节能技术》Vol 24 Sum. No. 1392006年9月,第5期ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYSep.2006,No.5循环水系统的优化分析李伟(上海交通大学,上海200摘要:通过对循环水系统的影响因素分析,建立其优化运行数学模型,从而进行优化计算,并与原运行方式进行比较,从而提出新的建议和运行方式,提高机组经济性。关键词:循环水系统;优化模型;经济性中图分类号:K267文献标识码:A文章编号:1002-6339(2006)05-0470-04Optimization Analyses on Water Circulating System of Thermal Power UnitLI WeiCollege of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China)Abstract: With the help of the influencing factor analyses, an optimizing model on water circulating system isestablished In order to improve the performance of thermal power units, the author presents the proposals on theunit runingrough optimizing calculation and comparison of operaKey words: water circulating system; optimizing model; ecnomical characteristic循环水系统是火力发电厂的一个重要系统,消MAX△P耗很大一部分厂用电,相当于总发电量的1.5%Ne2%(12由于循环水系统设备性能的改变,使得原先式中△P各机组发电量与各循环水泵耗电量的设计运行方式变的并非最优,得出基于设计曲线之差和试验方式等获得设备性能的计算结果会随着设备P1第i台机组的发电量,i=1,2,…,性能变化而出现与实际最优不符的情况,从而增大m,m为机组台数了发电煤耗。循环水系统的优化运行实质上是寻找N—第j台循环泵的耗电量,=1,2机组的最佳真空,通过对循环水系统的影响因素进…,n,n为循环泵台数行分析建立优化模型从而保证循环水系统按最优2循环水系统优化数学模型相关的设备性运行,提高机组经济性。能特性1循环水系统优化模型中目标函数的建立2.1汽轮机微增功率性能循环水系统经济运行研究就是要寻找一种合理在某一新蒸汽参数和流量条件下汽轮机输出功的运行方式。在该方式下机组出力增量总和与水泵率与排气压力的关系耗功增加的总量之差最大,此时,机组的运行经济性最高,故目标函数为取=八P,t,q,)中国煤化工度流量,P表示机组背YHa验得出,一般在小范围CNMHG收稿日期2006-08-05修订稿日期2006-09作者简介:李伟(1976~),男,在职研究生,工程师2凝汽器性能环水量的份额较小且水量变化比较小,在建模中可在一定的排气量下,凝汽器真空与单位时间通以忽略不计,这样总循环水量为过凝汽器的循环水量和循环水温的关系(2)Pk= f(De, twl, Q,&)e= tepi其中Q。表示循环水流量,tn表示循环水入口(2)能量平衡,循环水系统的总阻力由n台循环温度,D表示排气量,&为考虑冷却管的内表面的水泵并联运行产生的扬程H来克服,即有H=H3)循环水泵并联运行总流量的低限和高限。清洁状态、材料及壁厚的修正系数。循环水泵一般都有其长期稳定运行的工作范围,凝汽器的特性可以通过做试验来确定,但实际做起来比较困难。通过计算也可以近似得到然后用台循环水泵并联运行时,只要知道每台泵的流量范试验修正。由于设计工况下凝汽器的清洁系数选择围,就能确定出并联运行后的总流量范围即有带有一定的盲目性,使的修正系数&有误差,从而Qmn≤Q≤Qn计算的理论凝汽器的变工况特性与实际运行的工况(4)各凝汽器分路的阻力系数的低限。当第i台凝汽器循环水分路总的调节阀门开足有差距时,其管路阻力系数最小,若记为§-,正常运行时3循环水泵扬程的特性和功率特性循环水泵扬程特性结合管路水力特性可以确定必须满足循环水泵工作点及泵在不同工作点的功耗。一般泵s≥§(5)凝汽器正常运行真空的高低限。在不同叶片角度和转速下的扬程特性曲线取制造厂为了保证凝汽器以及整个机组的正常运行,真提供的数据设Hp为第i台水泵扬程,Qp为该泵流量,Ni为该泵功能,g为叶角,则空必须控制在一定范围之内有Pk≤Pk≤Pknxf(Qpi, g)2.4循环水系统管网的水阻力特性3循环水系统优化运行的数学模型循环水系统可以等效成图1所示3)。综合上述分析,循环水系统优化运行的数学模型为供水管目标函数MAX△P=ΣPt-2N约束条件Pi= f(p, t, g, Pk)并联凝Pk=f(c,wI,Yt并联循环泵组HfQ2Hpi =f(epi, g)e= 20pi图1循环水系统示意图H= H系统总阻力特性为。Qmn≤Q≤QnxH =-ZoA+tQPikmin≤Pk≤Pk式中,ZoA为凉水塔和热水井的水位高度差,￡为循环水供水管的阻力系数,可以根据管道水力计算或水力试验得到4数学模型的求解方法2.5并联泵组的运行特性通过循环水泵的扬程特性、循环水系统管网的水电厂往往都使用并联泵组向凝汽器供应冷却阻力特性联立方程可以求出某个运行方式(水泵组水泵的并联运行时候的情况,遵循扬程不变、流量合,叶片角度,各个凝汽器进水阀开度,各水泵转速叠加的原则,并联后的总功率等于各个泵功率之和。等)下流过各个凝汽器的循环水量,通过凝汽器特性只要已知每台水泵的性能曲线,可以得到n台水泵可以中国煤化工各个凝汽器的真空并联后的运行特性。度,最CNMHG泵流量一耗功的2.6循环水系统优化的其他约束条件关系分求出该运行万式卜的发电机组功率和水泵(1)流量平衡,热力发电厂的工业用水量占循耗电,相减得出该运行方式下的净出力(不考虑其他厂用电)。枚举各种可能的运行方式,在机组各部分安所示全运行的前提下,挑选最大净出力的运行方式作为机组在指定排汽量下的最佳运行方式。5循环水系统优化计算本人所在胜利发电厂300MW机组循环水系统240MW工况为单元制供水,过去,运行人员主要根据运行经验和环境温度等因素调整循环泵运行台数,虽然也取得300MW况8MW工况了一定的经济性,但其效果取决于运行人员的操作排汽压力,kPa水平和判断能力,随机性较强。根据循环水系统优化图2机组微增功率特性曲线运行数学模型,对该电厂循环水系统进行优化计算,并通过实际改造后的运行试验数据来检验模型的可5.2循环水泵性能数据行性,并分析改造后的经济性根据出厂性能曲线得到表2。5.1机组微增功率特性曲线表2循环水泵性能数据整理本电厂热力效率试验所得的数据,如表1叶片扬程,流量,功耗,叶片扬程,流量,功耗表1热效率试验数据m/h kW排汽压力机组微增100%1720000117060%1315000700、P,kPa出力△N,kWP-△N的关系15.512△N=668.7-1060.3p628≤p≤7.60%60%18100007007.563572∞0Mw9.57-10285.6△N=351.5-44.0p7.56≤P≤9580%102105070040%8130004901161-161672△N=27913-2831p957≤p≤116l80%132000080040%13.510000500△N=8438.4-10.3p4.96≤P≤7.5180%171500093040%15.570005507.51-4338,4240MW8152.7△N=15237.010.%4-1036.3△N=138.6-1401p9.39≤p≤1095.3循环水泵和凝结器性能数据5.35724-5868.5△N=161.8-31065.0p5.35≤P≤724现以循环泵开度100%为比较基准,利用p-△N1MW10.3-9467.9=882-1n24p7.a≤P≤10.31的关系,对1台循环泵在不同环境温度下,通过改变1216-16136△N=371096-3662p10.3≤P≤126循环泵的叶片开度来求得循环泵的功耗和机组微增根据表1绘制出机组微增功率特性曲线,如图2功率差即相对增加功率△p,计算结果如下表3表3300MW循环水温度,℃片开度,%100806040100806040100806040循环泵功率,kW96071053049090710530490960710530490排汽压力,kPa3.784225.147475316137469.677.278.1410.0712.72相对增加功率,kW218-1017-34571858-41700-676-2550-5330循环水温度,℃18片开度,%循环泵功率kW96071053049096710530490960710530490排汽压力,kPa3.183.4537.766.317.148.5310.11相对增加功率,kW209-658-30650872-242549850l160-3343-5988180循环水温度,℃6叶片开度,%40循环泵功率,kW960710530490960H中国煤化工CNMHG530490排汽压力,kPa2.132.172.,223.313.4435.626477.42相对增加功率,kW0125.71504-319601.44-1683-46250-1148-3609-6521472由上表计算可知,随着泵开度从100%变化到为10%,根据优化结果进行运行,可以取得明显的40%,循环水量逐渐减少,冷却能力下降,引起排气经济效益。在30MW工况循环水温6℃时2台开度压力上升,并且上升幅度越来越大,引起机组功率下60%比1台开度100%相对增加功率为237.8kW。水降,由于下降幅度大于泵功耗的下降幅度,所以相对温18℃时,运行2台泵开度为80%比1台泵开度为增加功率减少。说明开度100%比其他开度为优。100%相对增加功率66.5kW180MW工况,循环水循环水温度越高,其排气压力变化幅度越大,相对增温度为6℃时,运行1台泵开度为60%比1台泵开加功率的变化幅度也越来越大度为100%相对增加功率为1504kW,18℃时,运行在机组负荷180MW,循环水温度为6℃,叶片开1台泵开度为80%比1台泵开度为100%相对增加度为60%时,相对增加功率最大。比开度100%每功率为1.44kW,30℃时,运行2台泵开度为80%比小时节约功率150.4kW;因此开度60%相对其他31台泵开度为100%相对增加功率为678kW,采用个开度为优。另外相对增加功率变化的幅度大,原优化计算得出的运行方式,在300MW工况和因是180MW工况下微增功率变化大所导致。即△N180MW工况均效益增加,而240MW工况效益没有371696-3605.2P的系数比较大。增加。上面比较了1台泵4个叶片开度下的效益,事以机组平均负荷240MW,在180MW和300MW实上对应每一个负荷和循环水温度,还应当比较2工况各运行1/4年,6℃和30℃运行时间各为一个季台泵4个叶片开度下的效益。通过计算比较得出循度计,可以节约电能(237.8+150.4)*24*90*环水泵优化运行方式建议。0.25+(66.5+1.44)*24*180*0.25+67.8*24并90*0.25=3196152kW·h,可见循环水采用现代化循环水温运行方式后,其综合效益可观泵运行叶片叶片泵运行叶片参考文献台数开度台数开度台数开度300MW〔1〕闰桂焕,顾昌,等,300MW机组循环水系统的优化运240MW2行的研究[.汽轮机技术,2002,12.〔2〕翦天聪.汽轮机原理[M].北京:水力电力出版社1990,10.6经济性分析〔3〕王秋颖.火电厂循环水系统经济运行方式的探讨机组原来不调节叶片运行,叶片开度一直设置.,节能,1998(上接第457页)〔4〕杨铭著质量信息管理的研究与开发〔G〕.中国合格评定国家认可中心结语〔5齐晓霞,王文,周贵发,王如竹复合吸附式制冷的动本文在介绍太阳能固体吸附式制冷原理的基础态模拟及传热传质分析.上海交通大学学报,200,39上,对其技术及进展方面做了比较详细的分析。同(11):1870-1874[6]R E Critoph, Forced Convection Enhance ment of Adsorp时,文章对太阳能固体吸附式制冷技术存在的缺点 tion Cycles. Heat Recovery System&CHP4,14(4):343-350.进行了概括,明确了研究方向,为今后太阳能固体吸〔7陈砺,谭盈科.太阳能吸附制冷技术进展〔J〕.流体附式制冷技术的研究提供了参考。机械,1997,(9):44-50参考文献8〕陈砺,方利国,谭盈科.氯化锶——氨吸附制冷性能〔1〕王如竹代彦军,许煜雄,吴静怡.太阳能平板式吸的实验研究[.太阳能学报,2002,23(4)附集热器:中国,99240357.x(P][9]Wang RZ, Jia J P, Zhu Y H, et al. Study on a new solid(2JN K Bansal,J, Blumenberg, et al. Performa nce Testing adsorption refrigeration pair: active carbon methanol[J).ASMEand Evaluation of Solid Absorption Solar Cooling Unit. Solar Ener- Journal of Solar Energy Engineering, 1997, 119(3):214-218gy,1997,61(2):127-14010马刚,李酸洪新型化学吸附式制冷工质对CoF2〔3〕蔡宏伟,刘震炎管式吸附床强化传热结构的研究NHB.太阳能学报20026(1):49-51〔J.节能技术,2005,23(2):108-111,145中国煤化工CNMHG