CN107703181A - 评价低压省煤器节能效果的反平衡方法 - Google Patents
评价低压省煤器节能效果的反平衡方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种评价低压省煤器节能效果的反平衡方法。本发明的步骤如下：先根据能量平衡方法计算统计时间内低压省煤器吸热量，以及计算统计时间内低压省煤器投入与切除运行时汽轮机冷源损失的增加量；低压省煤器投入运行后其吸热量与汽轮机冷源损失的增加量之差为汽轮发电机组有效利用的能量，单位上网电量对应的汽轮发电机组有效利用的能量即为低压省煤器的节能效果。本发明根据少量参数的在线测量就可以计算低压省煤器的节能效果，便于在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，属于火电机组节能评价领域。
背景技术
现有评价低压省煤器节能效果的方法通常有两种：热平衡图法和等效焓降法。两种方法都需要进行汽轮机全面热力性能试验，然后根据低压省煤器的设计参数和制造厂提供的修正曲线修正后得到设计工况下的节能量，将汽轮机热力性能试验的误差归结到低压省煤器上会导致结果准确度不高，并且试验过程繁琐。如申请号为201010560732.8的中国专利公开了一种低压省煤器等效焓降确定方法，该方法主蒸汽等效焓降的确定过程较为繁琐；何翊皓等人2013年发表于动力工程33卷8期的论文《烟气余热回收利用节煤效益计算方法研究》公布了利用热平衡图法评价低压省煤器节能效果的计算方法，该方法未考虑汽轮机热力性能试验误差对低压省煤器节能效果计算精度的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种方法简单，计算准确度较高，并且根据少量参数的在线测量就可以评价低压省煤器节能效果的反平衡方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)先根据能量平衡方法计算统计时间内低压省煤器吸热量QL，以及计算统计时间内低压省煤器投入与切除运行时汽轮机冷源损失的增加量ΔQC，计算QL和计算ΔQC时机组处在相同发电负荷和相同运行方式下；
(2)低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量QE，QE＝QL-ΔQC，低压省煤器的节能效果Δb，Δb＝QE/(1-ε)PE，其中ε为统计时间内厂用电率的平均值，％；PE为统计时间内发电机有功的平均值，kW；(1-ε)PE即为机组上网功率，kW。
本发明统计时间内低压省煤器吸热量QL的计算方法为：
QL＝DW·CWP·(tW1-tW2)
式中：QL为低压省煤器吸热量，kJ/h；DW为低压省煤器工质流量，kg/h；tW1为工质汇入低压加热器系统前的温度，℃，tW2为工质引出低压加热器系统后的温度，℃；CWP为工质定压比热容，kJ/(kg·℃)。
本发明统计时间内低压省煤器投入与切除运行时汽轮机冷源损失的增加量ΔQC的计算方法为：
ΔQC＝DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
式中：ΔQC为低压省煤器投入运行后汽轮机冷源损失的增加量，kJ/h；DC为凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCP为凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水温升，℃，ΔtCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水温升，℃。
本发明低压省煤器的节能效果Δb为低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量与机组上网功率之比，其计算方法为：
式中：Δb为低压省煤器的节能效果，g/(kW·h)。
本发明具体包括如下步骤
①根据凝汽器循环冷却水流量、凝汽器循环冷却水温升和凝汽器循环冷却水定压比热容计算汽轮机发电机组冷源损失的热量QC，其计算公式为：
QC＝DC·CCP·ΔtC
式中：DC为凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCP为凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtC为凝汽器循环冷却水温升，℃；
②在与步骤①相同发电负荷，相同运行方式下，计算投入与切除低压省煤器两种情况下汽轮发电机组凝汽器冷源损失的增加值为：
ΔQC＝QI-QR
式中：QI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水带走热量，kJ/h，QR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水带走热量，kJ/h；
其中，
QI＝DCI·CCPI·ΔtCI
QR＝DCR·CCPR·ΔtCR
式中：DCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水流量，kg/h；DCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCPI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；CCPR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水温升，℃；ΔtCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水温升，℃；
考虑到低压省煤器投入运行与切除运行时循环水泵运行方式相同并忽略温度变化对CCP的影响，那么：
DCI＝DCR＝DC
CCPI＝CCPR＝CCP
ΔQC＝DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
③根据低压省煤器工质流量、工质温升和工质定压比热容计算低压省煤器吸热量QL，其计算公式为：
QL＝DW·CWP·(tW1-tW2)
式中：QL为低压省煤器吸热量，kJ/h；DW为低压省煤器工质流量，kg/h；tW1为工质汇入低压加热器系统前的温度，℃；tW2为工质引出低压加热器系统后的温度，℃；CWP为工质定压比热容，kJ/(kg·℃)；
④QE为QL与ΔQC之差，其计算公式为：
QE＝DW·CWP·(tW1-tW2)-DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
⑤低压省煤器的节能效果Δb为低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量与机组上网功率之比，其计算方法为：
式中：ε为统计时间内厂用电率的平均值，％；PE为统计时间内发电机有功的平均值，kW；(1-ε)PE即为机组上网功率，kW；
⑥计算得到单位机组上网功率对应的汽轮发电机组有效利用的能量Δb后，根据Δb的数值大小评价低压省煤器的节能效果，Δb越大，表明低压省煤器的节能效果越好。
作为优选，本发明低压省煤器工质流量DW采用流量孔板，利用差压变送器测量计算得到。
作为优选，本发明tW1通过低压省煤器工质汇入低压加热器系统前管道上温度监测装置进行测量，tW2通过低压省煤器工质引出低压加热器系统后的管道上温度监测装置进行测量。
作为优选，本发明工质定压比热容CWP利用国际公式化委员会IFC1997公式，根据低压省煤器工质进出口参数的测量平均值计算得到。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：首次引入了低压省煤器投入运行后，汽轮发电机组有效利用能量的概念，既考虑低压省煤器吸收锅炉排烟余热的数量，又兼顾吸收的余热进入汽轮机后做功能力的大小；该方法通过十来个参数的在线测量就可以计算在相同负荷、相同运行方式下，低压省煤器的节能效果。低压省煤器投入运行后，单位上网功率对应的汽轮发电机组有效利用的能量越大，表明低压省煤器的节能效果越好。本发明的原理简单，易于实现。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
本实施例为一种评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，包括如下步骤：
(l)定义反平衡方法的概念：低压省煤器投入运行后，锅炉侧能量损失减少，汽机侧能量损失增加，锅炉排烟损失的减少量和汽轮发电机组冷源损失的增加量两者之差为汽轮发电机组有效利用的能量。单位机组上网功率对应的汽轮发电机组有效利用的能量为低压省煤器的节能效果，其值越大，表明低压省煤器的节能效果越好。
(2)根据能量平衡方法、低压省煤器工质流量、工质温升和工质定压比热容计算统计时间内低压省煤器吸热量QL。统计时间内低压省煤器吸热量QL的计算方法为：
QL＝DW·CWP·(tW1-tW2)
式中：QL为低压省煤器吸热量，kJ/h；DW为低压省煤器工质流量，kg/h；tW1为工质汇入低压加热器系统前的温度，℃，tW2为工质引出低压加热器系统后的温度，℃；CWP为工质定压比热容，kJ/(kg·℃)。
(3)根据能量平衡方法计算统计时间内低压省煤器投入与切除运行时汽轮机冷源损失的增加量ΔQC。计算QL和计算ΔQC时处在相同发电负荷和相同运行方式下。根据凝汽器循环冷却水流量、凝汽器循环冷却水温升和凝汽器循环冷却水定压比热容计算汽轮机发电机组冷源损失的热量QC，其计算公式为：
QC＝DC·CCP·ΔtC
式中：DC为凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCP为凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtC为凝汽器循环冷却水温升，℃。
在相同运行方式下，计算投入与切除低压省煤器两种情况下汽轮发电机组凝汽器冷源损失的增加值为：
ΔQC＝QI-QR
式中：QI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水带走热量，kJ/h，QR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水带走热量，kJ/h；
其中，
QI＝DCI·CCPI·ΔtCI
QR＝DCR·CCPR·ΔtCR
式中：DCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水流量，kg/h；DCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCPI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；CCPR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水温升，℃；ΔtCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水温升，℃；
考虑到低压省煤器投入与切除运行时循环水泵运行方式相同并忽略温度变化对CCP的影响，那么统计时间内低压省煤器投入与切除运行时汽轮机冷源损失的增加量ΔQC的计算方法为：
DCI＝DCR＝DC
CCPI＝CCPR＝CCP
ΔQC＝DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
式中：ΔQC为低压省煤器投入运行后汽轮机冷源损失的增加量，kJ/h；DC为凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCP为凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水温升，℃，ΔtCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水温升，℃。
低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量QE为QL与ΔQC之差，其计算公式为：
QE＝DW·CWP·(tW1-tW2)-DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
(4)低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量QE，QE＝QL-ΔQC，低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量QE为QL与ΔQC之差。
低压省煤器的节能效果Δb，Δb＝QE/(1-ε)PE，其中ε为统计时间内厂用电率的平均值，％；PE为统计时间内发电机有功的平均值，kW；(1-ε)PE即为机组上网功率，kW。低压省煤器的节能效果Δb为低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量与机组上网功率之比。低压省煤器的节能效果Δb为低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量与机组上网功率之比。
推导单位上网功率对应的汽轮发电机组有效利用能量(即低压省煤器的节能效果)的计算公式，其具体的公式的表达式为：
ε为统计时间内生产厂用电率的平均值，％；PE为统计时间内发电机有功的平均值，kW；Δb为低压省煤器的节能效果，g/(kW·h)；(1-ε)PE即为机组上网功率，kW。
单位上网功率对应的汽轮发电机组有效利用能量计算公式中各数据量的来源分别为：
①低压省煤器工质流量DW来自于低压省煤器出口管道中工质的流量，采用流量孔板并利用差压变送器测量计算得到；
②温度tW1来自于低压省煤器入口工质的温度监测装置，tW2来自于低压省煤器出口工质的温度监测装置；
③低压省煤器工质定压比热容CWP和凝汽器循环冷却水定压比热容CCP利用国际公式化委员会IFC1997公式，低压省煤器工质定压比热容CWP根据低压省煤器工质的进出口参数计算得到，凝汽器循环冷却水定压比热容CCP根据凝汽器循环冷却水的进出口参数计算得到；
④凝汽器循环冷却水流量DC来自于凝汽器循环冷却水入口管道中循环冷却水的流量，利用超声波流量计测量；
⑤低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水温升ΔtCI来自于凝汽器循环冷却水进出口管道的温度监测装置；低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水温升ΔtCR来自于凝汽器循环冷却水进出口管道的温度监测装置；
⑥统计时间内发电机有功的平均值PE(即机组有功功率)来自于统计时间内机组有功功率表的算术平均值；
⑦厂用电率来自于高厂变电量监测装置和机组发电量监测装置。
(5)计算单位上网功率对应的汽轮发电机组有效利用能量，完成低压省煤器节能效果的评价；具体计算方法是：
①由低压省煤器投入运行时，凝汽器循环冷却水入口温度tCI1、凝汽器循环冷却水出口温度tCI2；低压省煤器切除运行时，凝汽器循环冷却水入口温度tCR1、出口温度tCR2计算循环冷却水温升，ΔtCI＝tCI2-tCI1，ΔtCR＝tCR2-tCR1；
②厂用电率由统计时间内高厂变耗电量QAT和机组发电量QGC，ε＝QAT/QGC；
③利用步骤(4)的计算公式计算低压省煤器投入运行后，得到单位机组上网功率对应的汽轮发电机组有效利用的能量Δb，根据Δb的数值大小评价低压省煤器的节能效果，Δb越大，表明低压省煤器投入运行后，汽轮发电机组有效利用的能量越大，低压省煤器的节能效果越好。
传统的评价方法通常是采用热平衡图法或等效焓降法，造成过程繁琐，准确度不高，费时费力。本实施例首次引入反平衡方法来评价低压省煤器的节能效果，从能量损失的角度分析低压省煤器投入运行后，汽轮发电机组有效利用的能量，把研究对象从计算能量的消耗转换到计算能量的损失上，根据少量参数的在线测量就计算出低压省煤器的节能效果，便于在线监测。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)先根据能量平衡方法计算统计时间内低压省煤器吸热量QL，以及计算统计时间内低压省煤器投入与切除运行时汽轮机冷源损失的增加量ΔQC，计算QL和计算ΔQC时机组处在相同发电负荷和相同运行方式下；
(2)低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量QE，QE＝QL-ΔQC，低压省煤器的节能效果Δb，Δb＝QE/(1-ε)PE，其中ε为统计时间内厂用电率的平均值，％；PE为统计时间内发电机有功的平均值，kW；(1-ε)PE即为机组上网功率，kW。
2.根据权利要求1所述的评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，其特征在于：统计时间内低压省煤器吸热量QL的计算方法为：
QL＝DW·CWP·(tW1-tW2)
式中：QL为低压省煤器吸热量，kJ/h；DW为低压省煤器工质流量，kg/h；tW1为工质汇入低压加热器系统前的温度，℃，tW2为工质引出低压加热器系统后的温度，℃；CWP为工质定压比热容，kJ/(kg·℃)。
3.根据权利要求2所述的评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，其特征在于：统计时间内低压省煤器投入与切除运行时汽轮机冷源损失的增加量ΔQC的计算方法为：
ΔQC＝DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
式中：ΔQC为低压省煤器投入运行后汽轮机冷源损失的增加量，kJ/h；DC为凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCP为凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水温升，℃，ΔtCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水温升，℃。
4.根据权利要求3所述的评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，其特征在于：低压省煤器的节能效果Δb为低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量与机组上网功率之比，其计算方法为：
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式中：Δb为低压省煤器的节能效果，g/(kW·h)。
5.根据权利要求1所述的评价低压省煤器节能效果的反平衡方法，其特征在于：包括如下步骤
①根据凝汽器循环冷却水流量、凝汽器循环冷却水温升和凝汽器循环冷却水定压比热容计算汽轮机发电机组冷源损失的热量QC，其计算公式为：
QC＝DC·CCP·ΔtC
式中：DC为凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCP为凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtC为凝汽器循环冷却水温升，℃；
②在与步骤①相同发电负荷，相同运行方式下，计算投入与切除低压省煤器两种情况下汽轮发电机组凝汽器冷源损失的增加值为：
ΔQC＝QI-QR
式中：QI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水带走热量，kJ/h，QR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水带走热量，kJ/h；
其中，
QI＝DCI·CCPI·ΔtCI
QR＝DCR·CCPR·ΔtCR
式中：DCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水流量，kg/h；DCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水流量，kg/h；CCPI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；CCPR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水定压比热容，kJ/(kg·℃)；ΔtCI为低压省煤器投入运行时凝汽器循环冷却水温升，℃；ΔtCR为低压省煤器切除运行时凝汽器循环冷却水温升，℃；
考虑到低压省煤器投入运行与切除运行时循环水泵运行方式相同并忽略温度变化对CCP的影响，那么：
DCI＝DCR＝DC
CCPI＝CCPR＝CCP
ΔQC＝DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
③根据低压省煤器工质流量、工质温升和工质定压比热容计算低压省煤器吸热量QL，其计算公式为：
QL＝DW·CWP·(tW1-tW2)
式中：QL为低压省煤器吸热量，kJ/h；DW为低压省煤器工质流量，kg/h；tW1为工质汇入低压加热器系统前的温度，℃；tW2为工质引出低压加热器系统后的温度，℃；CWP为工质定压比热容，kJ/(kg·℃)；
④QE为QL与ΔQC之差，其计算公式为：
QE=DW·CWP·(tW1-tW2)-DC·CCP·(ΔtCI-ΔtCR)
⑤低压省煤器的节能效果Δb为低压省煤器投入运行后汽轮发电机组有效利用的能量与机组上网功率之比，其计算方法为：
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式中：ε为统计时间内厂用电率的平均值，％；PE为统计时间内发电机有功的平均值，kW；(1-ε)PE即为机组上网功率，kW；
⑥计算得到单位机组上网功率对应的汽轮发电机组有效利用的能量Δb后，根据Δb的数值大小评价低压省煤器的节能效果，Δb越大，表明低压省煤器的节能效果越好。
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