CN108613247A - 一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法，其包括以下步骤。首先建立目标函数，目标选择天然气消耗量最低，建立能量平衡及功率约束；然后在进行蒸汽和热水的热负荷的分配计算。根据实际应用的各个燃气锅炉的参数，以及其出力约束，计算出各个燃气锅炉合理的热负荷。本发明提供了一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法，其能够在两个或以上数量的汽水两用燃气锅炉并列运行时，并在同时提供蒸汽和热水两种热产品的应用场景下，解决如何平衡整个系统的热负荷，并合理分配各个汽水两用燃气锅炉的热负荷的问题，从而使整个系统在能耗和经济效益方面得到优化。

Description

一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法
技术领域
本发明涉及一种锅炉组的热负荷分配方法，尤其是，一种汽 水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法。
背景技术
已知，锅炉是一种常见的供暖设备，其广泛用于北方的居民 小区的供暖设施之中。随着我国北方清洁供暖政策的实施，“煤 改气”工作的推进，锅炉中的汽水两用燃气锅炉供热将成为一项 具有广泛应用前进的技术。
其中所述汽水两用燃气锅炉是指同时可以生产低压蒸汽和高 温热水的锅炉。对于一个供热小区而言，可能有多个汽水两用燃 气锅炉并列运行，从而满足所在小区对蒸汽、热水的热负荷需求。
然而，很显然的是不同的汽水两用燃气锅炉的热效率和能耗 特性是不同的，而且即使是同一锅炉，在不同热负荷下，其热效 率和能耗特性也会有所差异。因此，在涉及使用由多个汽水两用 燃气锅炉构成的锅炉组时，如何平衡整个系统的热负荷，合理分 配各个汽水两用燃气锅炉的出力，使整个系统的能耗、经济效益 得到优化就显得尤为重要。
对此，业界也是进行了不断的研发，并有诸多方案公布。
例如，在一个名为《一种优化锅炉负荷分配方法》的中国专 利中，其采用支持向量机方法建模，利用遗传算法优化，结合各 锅炉负荷与燃烧效率模型，进行各锅炉负荷配置的优化。该专利 主要适用于燃煤锅炉，优化目标为燃烧效率，在总负荷一定的情 况，优化分配各台锅炉的热负荷。
在一个名为《母管制运行锅炉负荷自动分配控制系统》的中 国专利中，其实现了蒸汽母管制并列运行锅炉负荷的自动分配调 整和协调控制以及大负荷扰动下的全自动控制，可适用于已采用DCS控制的母管制煤粉锅炉系统。
在一个名为《一种生物质振动炉排锅炉的负荷控制方法》的 中国专利中，其主要对生物质燃料特性变化对锅炉负荷的影响进 行了深入的模型分析研究，提出了稳定锅炉负荷的措施，并利用 模糊控制理论对锅炉的总风量和炉排风量进行模糊控制，达到快 速调整炉膛温度、稳定锅炉负荷的目的。
目前关于锅炉负荷的专利主要侧重于控制方面，如名为《母 管制运行锅炉负荷自动分配控制系统》的中国专利，其主要是关 于自动分配调整和协调控制。中国专利《一种生物质振动炉排锅 炉的负荷控制方法》，其也主要是关于锅炉的总风量和炉排风量 进行模糊控制。
目前对锅炉负荷优化只考虑蒸汽或者热水一种产出，而对蒸 汽、热水两种产出的研究目前几乎没有。如上述的中国专利《一 种优化锅炉负荷分配方法》，其采用支持向量机方法建模，利用 遗传优化算法，对燃煤锅炉的燃烧效率和负荷分配进行优化。该 专利建模方法属于数据驱动建模，需要大量的现场数据，而且模 型建立成功与否很大程度上取决于容差范围设置、核函数参数设 定。对于现场数据较少的锅炉类型，这种方法有一定的局限性。
可以预见随着我国北方清洁供暖政策的实施，汽水两用燃气 锅炉供热将成为一项具有广泛应用前进的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配 方法，其能够在两个或以上数量的汽水两用燃气锅炉并列运行时， 并在同时提供蒸汽和热水两种热产品的应用场景下，解决如何平 衡整个系统的热负荷，并合理分配各个汽水两用燃气锅炉的热负荷的问题，从而使整个系统在能耗和经济效益方面得到优化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法，其中所述燃气 锅炉组包括2个或以上数量的汽水两用燃气锅炉，其包括以下步 骤：
第一步：建立目标函数如下式，目标选择天然气消耗量最低， 建立能量平衡及功率约束；
其中式中：
Gj：第j台汽水两用燃气锅炉的耗气量(m3/h)；
Sj：第j台汽水两用燃气锅炉的产汽量(t/h)；
Wj：第j台汽水两用燃气锅炉的产热水量(t/h)；
Sload：蒸汽热负荷(t/h)；
Wload：热水热负荷(t/h)；
GSj：第j台汽水两用燃气锅炉的供蒸汽耗气量(m3/h)；
GWj：第j台汽水两用燃气锅炉的供热水耗气量(m3/h)；
Gjmax、Gjmin：第j台汽水两用燃气锅炉的耗气量上下限 (m3/h)；
f(Sj)：汽水两用燃气锅炉的产汽量与耗气量的函数关系；
g(Wj)：汽水两用燃气锅炉的产热水量与耗气量的函数关 系；
第二步：进行蒸汽和热水的热负荷分配，步骤如下：
2.1将蒸汽负荷分成N等分；
2.2计算第i等份蒸汽负荷锅炉的能耗增量，进行排序， 将第i等份的蒸汽负荷分配给能耗增量最低的锅炉；
2.3令i＝i+1，返回2.2直至所有等份蒸汽负荷全部分配 完成；
2.4将热水负荷分成M等分；
2.5计算每一等份热水负荷锅炉的能耗增量，进行排序， 将第j等份的热水负荷分配给能耗最低的锅炉；
2.6令j＝j+1，返回2.5直至所有等份热水负荷全部分配 完成。
进一步的，在不同实施方式中，其中在所述第二步的蒸汽负 荷分配时，当选取的第i等份中的i数值等于N时，则蒸汽负荷分 配完成。
进一步的，在不同实施方式中，其中在所述第二步的热水负 荷分配时，当选取的第j等份中的j数值等于M时，则热水负荷 分配完成。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明涉及的一种 汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法，其能够解决多个汽水两 用燃气锅炉并列运行并同时提供蒸汽和热水两种热产品时，所存 在的热负荷难以合理分配的问题。
进一步的，其还能够有效的对所述燃气锅炉组中涉及的各汽 水两用燃气锅炉的热负荷分配进行优化，从而快速、有效分配各 个燃气锅炉的热负荷，从而实现降低整个热力系统能耗并进而提 高其经济效益的目的。
另外，本发明涉及的所述燃气锅炉组的热负荷分配方法，还 能够很方便地拓展应用于三产出或者更多温度等级不同热产品输 出的汽水两用燃气锅炉中，具有广泛的使用前景。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例中的一种汽水两用燃气锅炉组 的热负荷分配方法的实施流程图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例，对本发明涉及的一种汽水两用燃 气锅炉组的热负荷分配方法的技术方案作进一步的详细描述。
请参照图1所示，其图示了根据本发明一个实施例中的一种 汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法的实施流程，其中所述燃 气锅炉组包括2个或以上数量的汽水两用燃气锅炉。
具体来讲，本发明涉及的所述热负荷分配方法，其包括以下 步骤：
第一步：建立目标函数如下式，目标选择天然气消耗量最低， 建立能量平衡及功率约束；
其中式中：
Gj：第j台汽水两用燃气锅炉的耗气量(m3/h)；
Sj：第j台汽水两用燃气锅炉的产汽量(t/h)；
Wj：第j台汽水两用燃气锅炉的产热水量(t/h)；
Sload：蒸汽热负荷(t/h)；
Wload：热水热负荷(t/h)；
GSj：第j台汽水两用燃气锅炉的供蒸汽耗气量(m3/h)；
GWj：第j台汽水两用燃气锅炉的供热水耗气量(m3/h)；
Gjmax、Gjmin：第j台汽水两用燃气锅炉的耗气量上下限 (m3/h)；
f(Sj)：汽水两用燃气锅炉的产汽量与耗气量的函数关系；
g(Wj)：汽水两用燃气锅炉的产热水量与耗气量的函数关 系；
第二步：进行蒸汽和热水的热负荷分配，步骤如下：
2.1将蒸汽负荷分成N等分；
2.2计算第i等份蒸汽负荷锅炉的能耗增量，进行排序， 将第i等份的蒸汽负荷分配给能耗增量最低的锅炉；
2.3令i＝i+1，返回2.2直至所有等份蒸汽负荷全部分配 完成；
2.4将热水负荷分成M等分；
2.5计算每一等份热水负荷锅炉的能耗增量，进行排序， 将第j等份的热水负荷分配给能耗最低的锅炉；
2.6令j＝j+1，返回2.5直至所有等份热水负荷全部分配 完成。
进一步的，以下为在一个由两个汽水两用燃气锅炉A和B组 成的锅炉组系统中，实施本发明涉及的所述汽水两用燃气锅炉组 的热负荷分配方法的实施例。其中涉及使用的锅炉A和锅炉B的 特性参数如下。
锅炉A特性参数：
GS1＝234+86S1-1.57S1 2
GW1＝3+10W1-0.33W1 2
锅炉B特性参数：
GS2＝260+51S2+1.41S2 2
GW2＝2+8W2-0.3W2 2
锅炉出力约束：
设某时刻蒸汽负荷为15t/h，热水负荷为14t/h，根据本发明涉 及的所述方法进行热负荷分配，计算结果如下：
锅炉A：蒸汽负荷5t/h，热水负荷6t/h；
锅炉B：蒸汽负荷10t/h，热水负荷8t/h；
系统总耗气量：1633.67m3/h。
本发明涉及的一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法， 其能够解决多个汽水两用燃气锅炉并列运行并同时提供蒸汽和热 水两种热产品时，所存在的热负荷难以合理分配的问题。
进一步的，其还能够有效的对所述燃气锅炉组中涉及的各汽 水两用燃气锅炉的热负荷分配进行优化，从而快速、有效分配各 个燃气锅炉的热负荷，从而实现降低整个热力系统能耗并进而提 高其经济效益的目的。
另外，本发明涉及的所述热负荷分配方法，还能够很方便地 拓展应用于三产出或者更多温度等级不同热产品输出的汽水两用 燃气锅炉中，具有广泛的使用前景。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域 技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例 进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范 围内。

Claims (3)

1.一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法，其中所述燃气锅炉组包括2个或以上数量的汽水两用燃气锅炉，其特征在于，其包括以下步骤：
第一步：建立目标函数如下式，目标选择天然气消耗量最低，建立能量平衡及功率约束；
其中上式中：
Gj：第j台汽水两用燃气锅炉的耗气量(m3/h)；
Sj：第j台汽水两用燃气锅炉的产汽量(t/h)；
Wj：第j台汽水两用燃气锅炉的产热水量(t/h)；
Sload：蒸汽热负荷(t/h)；
Wload：热水热负荷(t/h)；
GSj：第j台汽水两用燃气锅炉的供蒸汽耗气量(m3/h)；
GWj：第j台汽水两用燃气锅炉的供热水耗气量(m3/h)；
Gjmax、Gjmin：第j台汽水两用燃气锅炉的耗气量上下限(m3/h)；
f(Sj)：汽水两用燃气锅炉的产汽量与耗气量的函数关系；
g(Wj)：汽水两用燃气锅炉的产热水量与耗气量的函数关系；
第二步：进行蒸汽和热水的热负荷分配，步骤如下：
2.1将蒸汽负荷分成N等分；
2.2计算第i等份蒸汽负荷锅炉的能耗增量，进行排序，将第i等份的蒸汽负荷分配给能耗增量最低的锅炉；
2.3令i＝i+1，返回2.2直至所有等份蒸汽负荷全部分配完成；
2.4将热水负荷分成M等分；
2.5计算每一等份热水负荷锅炉的能耗增量，进行排序，将第j等份的热水负荷分配给能耗最低的锅炉；
2.6令j＝j+1，返回2.5直至所有等份热水负荷全部分配完成。
2.根据权利要求1所述的一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法，其特征在于，其中在所述第二步的蒸汽负荷分配时，当选取的第i等份中的i数值等于N时，则蒸汽负荷分配完成。
3.根据权利要求1所述的一种汽水两用燃气锅炉组的热负荷分配方法，其特征在于，其中在所述第二步的热水负荷分配时，当选取的第j等份中的j数值等于M时，则热水负荷分配完成。
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