熱電廠鍋爐—汽輪機的優(yōu)化調度

渠懷騰

摘 要：以熱電廠鍋爐汽輪機優(yōu)化調度工作為研究對象，在了解鍋爐汽輪機調度優(yōu)化基本要求的情況下，分析了優(yōu)化調度的選擇路徑，最后對鍋爐汽輪機的優(yōu)化調度策略與方法進行了詳細的研究?？傮w而言，本文所介紹的熱電廠鍋爐汽輪機優(yōu)化調度策略具有可行性，能夠滿足熱電廠的基本運行需求，因此應該在更多地區(qū)做進一步推廣。

關鍵詞：熱電廠；鍋爐汽輪機；優(yōu)化調度

前言

雖然我國在總體資源占有高于其他國家，但是在人均占有量上與其他國家有著顯著的差距。尤其是在近些年的經(jīng)濟發(fā)展建設中，工業(yè)生產(chǎn)能源消耗逐年增加，隨之而來的環(huán)境污染問題也越來越嚴重，能源的供應也出現(xiàn)了緊缺現(xiàn)象。

1 火電廠鍋爐汽輪機系統(tǒng)的問題

1.1 二氧化硫排放

我國在能源消耗方面主要是以煤炭為主，煤炭當中約有85%是用于燃燒提取，近些年我國火電廠每年用煤已經(jīng)超過了十億噸，同時煤炭平均的含硫量約為1%，我國在二氧化硫方面的排放約為2500 萬噸，其中電廠的排放占比約為30%。由此可見，火電廠的二氧化硫排放問題非常嚴重。

1.2 火電廠鍋爐汽輪機系統(tǒng)排放的二氧化碳氣體問題

火電廠在生產(chǎn)時會燃燒較多的煤炭資源，產(chǎn)生較多的二氧化碳氣體，二氧化碳氣體的增多，就導致溫室效應加劇，對于全球的溫室效應來說，主要就是由于二氧化碳氣體造成，只有較少一部分是由其它的溫室氣體造成，現(xiàn)在隨著經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，對各種能源的利用增加，使得二氧化碳氣體排放增加，特別是對于火電廠來說，生產(chǎn)所用的煤炭資源高達十幾億噸，排放了大量的二氧化碳氣體。

1.3 煙氣與廢渣排放

因為燃燒高硫煤的現(xiàn)象，煙氣當中會含有大量的三氧化硫，酸露點的溫度會超過140℃，為了預防設備發(fā)生腐蝕的問題，會采用比較高的煙氣排放溫度。當前我國發(fā)電廠的鍋爐煙氣排放溫度平均在110 至160℃，工業(yè)中的鍋爐溫度還會更高。也正是因為煙氣的高溫度排放，會導致發(fā)電站的熱效率顯著下降，從而促使電廠鍋爐為大氣排放的總熱量超過熱損失的12%，這也就相當于每年損失約6000 萬噸煤炭，而這一些燃料的燃燒會多排放出近1 億噸的二氧化碳。

2 熱電廠鍋爐汽輪機優(yōu)化調度算法

對于熱電廠而言，在鍋爐汽輪機優(yōu)化調度過程中需要嚴格規(guī)范每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，熱負荷就是其中的重點，需要工作人員嚴格按照熱電廠生產(chǎn)規(guī)范來進行計算，根據(jù)計算結果確定進氣量的最佳參數(shù)。在此基礎上，在載荷分配環(huán)節(jié)，為了獲得更理想的效果，就需要相對應的工作環(huán)節(jié)進行效率分配，這樣才能獲得更全面的資料。按照上述要求，結合熱電廠鍋爐汽輪機的運行特征，可以判斷鍋爐的約束條件就是每臺鍋爐最大產(chǎn)氣量與最小產(chǎn)氣量之間的制約，汽輪機在正常的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，需要以最大進給量與最大抽氣量、最小排氣量等關鍵參數(shù)，確定這些參數(shù)對產(chǎn)電功率的影響，再配合其他的約束條件，在對其進行歸納整理之后，就可以得到熱電廠優(yōu)化調度的模型數(shù)據(jù)。同時，在汽輪機優(yōu)化調度過程中，工作人員需要充分考慮到可能出現(xiàn)的裝置停運、投入使用等行為所引發(fā)的效率變化。所以在這種情況下，需要采用整數(shù)規(guī)劃的方法，將非線性汽輪機工況圖代入到分區(qū)線性規(guī)劃中，按照分支界限反向跟蹤的方法完成求解。

3 熱電廠鍋爐汽輪機優(yōu)化調度的實現(xiàn)

3.1 實現(xiàn)路徑

對于熱電廠鍋爐汽輪機而言，其運行過程較為復雜，但是具體的生產(chǎn)流程都是可以按照上文所介紹的三種狀態(tài)進行闡述，并且在上述的三種生產(chǎn)狀態(tài)下所造成的能量損失會直接影響優(yōu)化調度的最終分析結果?；谶@一特征，本文所介紹的汽輪機優(yōu)化調度實現(xiàn)路徑，就是要根據(jù)蒸發(fā)量與鍋爐汽輪機的工作效率變化，制定出針對性的解決方案。一般熱電廠鍋爐在以高爐煤氣為原料時，其燃燒熱值容易被測量出來，此時在理想的工作狀態(tài)下，可以采用正平衡法確定其工作效率。但是在實際上，要求熱電廠在生產(chǎn)過程中大量的使用高爐煤氣是不現(xiàn)實的，煤是熱電廠最主要的原材料，而在煤燃燒過程中，由于其熱值測量十分復雜，若采用正平衡法難以獲得準確數(shù)據(jù)。所以在這種情況下，就需要采用間接測量的方法，在確定鍋爐能量損耗變化的基礎上，再配合反平衡法等理論技術手段，獲得不同工況下的鍋爐工作效率曲線。根據(jù)這個工作效率曲線，就能快速確定汽輪機優(yōu)化調度的路徑。

3.2 注意事項

（1）在汽輪機設備中，凝汽器設備的運行質量會直接影響汽輪機的運行效率，并且決定了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性。因此在正常的汽輪機運行過程中，需要保證凝汽器可以始終處于真空的運行狀態(tài)下。所以在優(yōu)化調度過程中，工作人員需要在規(guī)定時間來對凝汽器設備運行狀態(tài)進行評估，并且在檢測時，可以同時了解水位與水溫的變化，將其變化幅度控制在理想范圍內，允許有小規(guī)模的波動變化。

（2）優(yōu)化高壓缸通流部分也是優(yōu)化調度汽輪機的重要組成部分，這是因為大部分的汽輪機存在缺陷，在運行過程中不僅會消耗大量的能量，還會持續(xù)降低通流效率，并且大部分零部件在經(jīng)過長期的運行后，普遍會存在安全隱患。在這種情況下，可以采取加大高壓隔板汽封軸間隙的手段來解決問題，促使系統(tǒng)可以形成自動調整汽封，不僅可以保證汽輪機機組的運行安全性，也能降低未來運行成本，實現(xiàn)了優(yōu)化調度。

（3）電功率與抽氣量影響著汽輪機的負荷分配水平，并且這兩個數(shù)據(jù)很難通過工作人員的經(jīng)驗來確定。在經(jīng)過對汽輪機優(yōu)化調度的計算和研究后，發(fā)現(xiàn)負荷有兩個相同的汽輪機組分配，但是這種分配方案不是最佳的。

結束語

熱電廠一直是我國高能耗企業(yè)，也是環(huán)境污染源之一，因此做好熱電廠的節(jié)能減排具有極高的環(huán)保價值與經(jīng)濟價值。本文所介紹的熱電廠鍋爐汽輪機優(yōu)化調度策略是在數(shù)學模型基礎上提出的，通過對汽輪機的運行特征進行線性分析與非線性分析，了解不同工況下的運行特征，可以進一步加深工作人員對汽輪機運行特征的了解，依靠優(yōu)化模型，能夠提高汽輪機的運行效率，最終為實現(xiàn)熱電廠長遠發(fā)展奠定基礎。

參考文獻

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