CN109779707A - 一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法 - Google Patents

一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃气‑蒸汽联合循环机组降热值的方法，属于燃气‑蒸汽联合循环机组技术领域，通过判断循环机组的运行状态，当所述运行状态满足第一预设条件时，则执行步骤S2；根据第一煤气和第二煤气的供应量，计算所述循环机组的设定负荷值；调整所述第一煤气和所述第二煤气混合配比，获得基于混合煤气设定的第三热值；采用热值分析仪获得所述混合煤气的实际热值，将所述实际热值与所述第三热值进行对比；对比调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值；对比调整之后的所述混合煤气中所述第一煤气的供应量是否降至目标值；监测循环机组的运行参数达到了维持较高的运行负荷，避免低热值煤气放散带来的能源浪费及环保问题的技术效果。

Description

一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法
技术领域
本发明涉及燃气-蒸汽联合循环机组技术领域，特别涉及一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法。
背景技术
钢铁联合企业产生的可燃气体有高炉、焦炉、转炉煤气，能值约为钢铁工业总能值的34％，而高炉煤气发热值低，但总量大，故高炉煤气的能值占高炉入炉能量的40％，二次能源尤其是高炉煤气的利用率是衡量一个钢铁联合企业节能水平的重要标志。高炉煤气为低热值气体燃料，热值一般在3400KJ/Nm3左右，是钢铁企业高炉炼铁工艺的副产品，属于二次能源，目前钢厂富余的高炉煤气大都利用常规锅炉或燃气—蒸汽联合循环发电机组达到节能减排的目的。近年来，燃用高炉煤气的联合循环发电技术依靠其启停方便、效率高以及用水量少等优点，在钢厂得到越来越多的应用，为企业带来了良好的经济效益和社会效益。高炉煤气具有发热量低，传播火焰速度慢的特点，从而导致高炉煤气燃烧温度低，点火困难，燃烧稳定性差，一般钢铁企业采用燃气-蒸汽联合循环发电时，燃用高炉煤气的同时还需掺烧部分高热值的焦炉煤气，提高混合煤气的热值用以稳定燃烧。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在生产实际中，钢铁联合企业受煤气平衡、环保限产及上游工艺调整等因素影响，焦炉煤气供应系统不稳定，其供应量不足的问题在冬季尤其突出。而在增热值焦气供应不足的情况下，即使低热值的高炉煤气供应充分，联合循环机组也被迫大幅降低运行负荷甚至停机，严重影响运行效率及经济性，企业富余高炉煤气不能及时回收被迫放散，带来新的环保问题。另外混合煤气热值提升后，燃烧温度升高，当夏季环境温度升高时，为保护燃烧室高温热部件，燃机会进入温度控制模式，自动降低运行负荷以降低燃烧室温度，影响运行效率。
发明内容
本发明提供了一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法，用以解决现有技术中的燃气-蒸汽联合循环机组在高热值煤气供应量不足时大幅降低运行负荷甚至停机情况，以及夏季燃机出力下降的技术问题，达到了维持较高的运行负荷，提高机组运行经济性，避免低热值煤气放散带来的能源浪费及环保问题，增强钢铁企业煤气管网调整能力的技术效果。
本发明提供了一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法，通过步骤S1：判断循环机组的运行状态，当所述运行状态满足第一预设条件时，则执行步骤S2；步骤S2：根据第一煤气和第二煤气的供应量，计算所述循环机组的设定负荷值，并调整所述循环机组的实际负荷值至所述设定负荷值，其中，所述第一煤气具有第一热值，所述第二煤气具有第二热值；步骤S3：调整所述第一煤气和所述第二煤气的混合配比，获得基于混合煤气设定的第三热值；步骤S4：采用热值分析仪获得所述混合煤气的实际热值，将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值；步骤S5：对比调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值，当满足则第三预设条件时，则执行步骤S6，若不满足，则执行步骤S4；步骤S6：对比调整之后的所述混合煤气中所述第一煤气的供应量是否降至目标值，若否，则返回步骤S3，若是，则执行步骤S7；步骤S7：监测循环机组的运行参数。
优选的，在所述步骤S1中，所述第一预设条件具体为：所述循环机组的实际负荷值大于负荷限定值，和，设定热值大于热值限定值，和，实际热值与设定热值之间的小于一预设偏差值。
优选的，所述负荷限定值为所述循环机组额定负荷值的百分之三十，所述热值限定值为所述混合煤气的额定热值的百分之八十，所述预设偏差值为所述设定热值的百分之三。
优选的，所述获得基于混合煤气设定的第三热值，具体包括：基于所述混合煤气获得对应的设定热值；基于所述设定热值得到所述第三热值，其中，所述第三热值小于所述设定热值。
优选的，所述第一煤气的第一热值大于所述第二煤气的第二热值。
优选的，通过热值控制面板接收用户的调整指令，根据所述调整指令降低所述设定热值之后获得第三热值。
优选的，在所述步骤S4中，所述第二预设条件具体为：所述混合煤气的实际热值与所述第三热值具有第一差值，且所述差值处于预设差值范围内。
优选的，所述将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值，具体包括：若所述第一差值处于所述预设差值范围内，则根据所述第一差值和所述第一煤气的调节阀开度的映射关系，将所述第一煤气的调节阀开度调整至所述第一差值对应的开度。
优选的，在所述步骤S5中，所述第三预设条件具体为：调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值具有第二差值，且所述第二差值的范围为0～30KJ/Nm3。
优选的，所述运行参数包括机组发电负荷、混合煤气的设定热值、第一煤气供应量、第二煤气供应量、燃机排烟温度、燃机叶片通道温度、空气压缩机喘振裕量。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供的一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法，所述方法包括：步骤S1：判断循环机组的运行状态，当所述运行状态满足第一预设条件时，则执行步骤S2；步骤S2：根据第一煤气和第二煤气的供应量，计算所述循环机组的设定负荷值，并调整所述循环机组的实际负荷值至所述设定负荷值，所述第一煤气具有第一热值，所述第二煤气具有第二热值，且第一热值大于第二热值，即就是所述第一煤气为高热值煤气，所述第二煤气为低热值煤气；步骤S3：调整所述第一煤气和所述第二煤气的混合配比，获得基于混合煤气设定的第三热值；步骤S4：采用热值分析仪获得所述混合煤气的实际热值，将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值；步骤S5：对比调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值，当满足则第三预设条件时，则执行步骤S6，若不满足，则执行步骤S4；步骤S6：对比调整之后的所述混合煤气中所述第一煤气的供应量是否降至目标值，若否，则返回步骤S3，若是，则执行步骤S7；步骤S7：监测循环机组的运行参数。从而解决了现有技术中的燃气-蒸汽联合循环机组在高热值煤气供应量不足时大幅降低运行负荷甚至停机情况，以及夏季燃机出力下降的技术问题，达到了维持较高的运行负荷，提高机组运行经济性，避免低热值煤气放散带来的能源浪费及环保问题，增强钢铁企业煤气管网调整能力的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例中一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法的另一流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法，用以解决现有技术中的燃气-蒸汽联合循环机组在高热值煤气供应量不足时大幅降低运行负荷甚至停机情况，以及夏季燃机出力下降的技术问题。
本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：
本发明实施例提供的一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法，通过步骤S1：判断循环机组的运行状态，当所述运行状态满足第一预设条件时，则执行步骤S2；步骤S2：根据第一煤气和第二煤气的供应量，计算所述循环机组的设定负荷值，并调整所述循环机组的实际负荷值至所述设定负荷值，其中，所述第一煤气具有第一热值，所述第二煤气具有第二热值；步骤S3：调整所述第一煤气和所述第二煤气的混合配比，获得基于混合煤气设定的第三热值；步骤S4：采用热值分析仪获得所述混合煤气的实际热值，将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值；步骤S5：对比调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值，当满足则第三预设条件时，则执行步骤S6，若不满足，则执行步骤S4；步骤S6：对比调整之后的所述混合煤气中所述第一煤气的供应量是否降至目标值，若否，则返回步骤S3，若是，则执行步骤S7；步骤S7：监测循环机组的运行参数。达到了维持较高的运行负荷，提高机组运行经济性，避免低热值煤气放散带来的能源浪费及环保问题，增强钢铁企业煤气管网调整能力的技术效果。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例中一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：
步骤S1：判断循环机组的运行状态，当所述运行状态满足第一预设条件时，则执行步骤S2。
进一步的，在所述步骤S1中，所述第一预设条件具体为：所述循环机组的实际负荷值大于负荷限定值，和，设定热值大于热值限定值，和，实际热值与设定热值之间的小于一预设偏差值。
进一步的，所述负荷限定值为所述循环机组额定负荷值的百分之三十，所述热值限定值为所述混合煤气的额定热值的百分之八十，所述预设偏差值为所述设定热值的百分之三。
具体而言，当高热值焦炉煤气供给量不足，燃气-蒸汽联合循环机组需要调整热值运行。检查机组运行参数并对机组的运行状态进行判断，具体的：将机组当前运行负荷与最低负荷限定值、设定热值与最低热值限定值、实际热值与设定热值进行对比，如图2所示，其中具体的判断逻辑为：判断运行负荷是否大于额定负荷的30％、设定热值是否大于额定热值的80％、实际热值与设定热值偏差是否小于设定值的3％，若前述三项判断结果均为是，则继续执行步骤S2。参照某机组运行实例，如运行负荷>50MW，混合煤气设定热值>3600KJ/Nm3，实际热值与设定热值偏差<150KJ/Nm3，可以进行热值调整，转至步骤S2。
步骤S2：根据第一煤气和第二煤气的供应量，计算所述循环机组的设定负荷值，并调整所述循环机组的实际负荷值至所述设定负荷值，其中，所述第一煤气具有第一热值，所述第二煤气具有第二热值。
进一步的，所述获得基于混合煤气设定的第三热值，具体包括：基于所述混合煤气获得对应的设定热值；基于所述设定热值得到所述第三热值，其中，所述第三热值小于所述设定热值。
进一步的，所述第一煤气的第一热值大于所述第二煤气的第二热值。
具体而言，由于所述第一煤气的第一热值大于所述第二煤气的第二热值，因此，所述第一煤气为高热值煤气，所述第二煤气为低热值煤气，根据当前高、低热值煤气供应量情况，计算联合循环机组带的负荷能力，进而调整当前运行负荷至计算值并维持运行。参照某机组运行实例，如机组150MW为满负荷运行，混合煤气热值设定值为额定热值4396KJ/Nm3，低热值高炉煤气耗量为26万m3/h，高热值焦炉煤气耗量为1.8万m3/h，此时焦炉煤气供应量降低至1.0万m3/h，高炉煤气供应量不变，计算调整后机组发电负荷能力120-125MW，降低机组运行负荷至计算值并维持运行。
步骤S3：调整所述第一煤气和所述第二煤气的混合配比，获得基于混合煤气设定的第三热值。
进一步的，通过热值控制面板接收用户的调整指令，根据所述调整指令降低所述设定热值之后获得第三热值。
具体而言，进入热值控制面板，通过热值设定调整按钮降低混合煤气热值设定值。参照某机组运行实例，由混合煤气额定热值4396KJ/Nm3开始进行一次降低热值设定值操作。
步骤S4：采用热值分析仪获得所述混合煤气的实际热值，将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值；
进一步的，在所述步骤S4中，所述第二预设条件具体为：所述混合煤气的实际热值与所述第三热值具有第一差值，且所述差值处于预设差值范围内。
具体而言，采用热值分析仪检测混合煤气的实际热值，将检测的实际热值与调整降低后的设定热值对比后，调整增热煤气调节阀开度，减少高热值煤气用量，降低混合煤气热值。参照某机组运行实例，设定热值降低后，围绕降低后的设定热值，焦炉煤气流量调节阀调整减小阀门开度，减少增热值焦炉煤气用量，降低混合煤气实际热值。
步骤S5：对比调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值，当满足则第三预设条件时，则执行步骤S6，若不满足，则执行步骤S4；
进一步的，在所述步骤S5中，所述第三预设条件具体为：调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值具有第二差值，且所述第二差值的范围为0～30KJ/Nm3。
具体而言，采用热值分析仪持续跟踪分析混合煤气实际热值变化情况，将实际热值反馈至控制程序，将调整后的混合煤气实际热值与设定热值对比，判断二者是否相匹配。参照某机组运行实例，对比调整后混合煤气实际热值围绕设定热值的波动范围是否<30KJ/Nm3，若不是，则返回步骤S4，继续调整焦炉煤气流量调节阀开度；若是，此次将降低热值设定值操作完毕，跳转至步骤S6。
步骤S6：对比调整之后的所述混合煤气中所述第一煤气的供应量是否降至目标值，若否，则返回步骤S3，若是，则执行步骤S7。
具体而言，对比高热值煤气耗量是否降至目标值。参照某机组运行实例，当目标值为1.0万m3/h时，对比此时高热值焦炉煤气耗量是否降至1.0万m3/h，如果不是，则返回步骤S3，继续降低混合煤气热值设定值；若是，跳转至步骤S7。
步骤S7：监测循环机组的运行参数。
进一步的，所述运行参数包括机组发电负荷、混合煤气的设定热值、第一煤气供应量、第二煤气供应量、燃机排烟温度、燃机叶片通道温度、空气压缩机喘振裕量。
具体而言，当降热值调整完毕，高热值焦炉煤气耗量降至目标值之后，对机组的运行参数进行监测，其中具体的参数包括机组发电负荷、混合煤气热值设定值、高热值焦炉煤气用量、低热值高炉煤气用量、燃机排烟温度、燃机叶片通道温度、空气压缩机喘振裕量，保持当前运行状态稳定运行。通过本实施例中的方法，参照某机组运行实例，高热值焦炉煤气耗用量降低至1.0万m3/h时，机组发电负荷由55MW提升至120MW，低热值高炉煤气耗量由15万m3/h提升至26万m3/h，提高了机组运行效率及低热值高炉煤气利用能力。
进一步的，通过所述方法使得机组在相同环境温度、运行负荷的情况下，随机组运行热值的降低，燃机叶片通道温度及排烟温度同步下降，可缓解夏季燃机温度控制导致的发电负荷降低。参照某机组运行实例，在环境温度37.5-38.5℃，负荷设定值122MW不变的情况下，对混合煤气热值在4396KJ/Nm3、3996KJ/Nm3两种工况下运行数据对比得出：在低热值工况下，燃机叶片通道温度、排烟温度平均降低15℃，结合运行经验，在燃机因温度控制限制负荷的情况下，通过降热值运行可提高负荷2-3MW。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供的一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法，所述方法包括：步骤S1：判断循环机组的运行状态，当所述运行状态满足第一预设条件时，则执行步骤S2；步骤S2：根据第一煤气和第二煤气的供应量，计算所述循环机组的设定负荷值，并调整所述循环机组的实际负荷值至所述设定负荷值，所述第一煤气具有第一热值，所述第二煤气具有第二热值，且第一热值大于第二热值，即就是所述第一煤气为高热值煤气，所述第二煤气为低热值煤气；步骤S3：调整所述第一煤气和所述第二煤气的混合配比，获得基于混合煤气设定的第三热值；步骤S4：采用热值分析仪获得所述混合煤气的实际热值，将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值；步骤S5：对比调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值，当满足则第三预设条件时，则执行步骤S6，若不满足，则执行步骤S4；步骤S6：对比调整之后的所述混合煤气中所述第一煤气的供应量是否降至目标值，若否，则返回步骤S3，若是，则执行步骤S7；步骤S7：监测循环机组的运行参数。。从而解决了现有技术中的燃气-蒸汽联合循环机组在高热值煤气供应量不足时大幅降低运行负荷甚至停机情况，以及夏季燃机出力下降的技术问题，达到了维持较高的运行负荷，提高机组运行经济性，避免低热值煤气放散带来的能源浪费及环保问题，增强钢铁企业煤气管网调整能力的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种燃气-蒸汽联合循环机组降热值的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：判断循环机组的运行状态，当所述运行状态满足第一预设条件时，则执行步骤S2；
步骤S2：根据第一煤气和第二煤气的供应量，计算所述循环机组的设定负荷值，并调整所述循环机组的实际负荷值至所述设定负荷值，其中，所述第一煤气具有第一热值，所述第二煤气具有第二热值；
步骤S3：调整所述第一煤气和所述第二煤气混合配比，获得基于混合煤气设定的第三热值；
步骤S4：采用热值分析仪获得所述混合煤气的实际热值，将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值；
步骤S5：对比调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值，当满足则第三预设条件时，则执行步骤S6，若不满足，则执行步骤S4；
步骤S6：对比调整之后的所述混合煤气中所述第一煤气的供应量是否降至目标值，若否，则返回步骤S3，若是，则执行步骤S7；
步骤S7：监测循环机组的运行参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述第一预设条件具体为：
所述循环机组的实际负荷值大于负荷限定值，和，设定热值大于热值限定值，和，实际热值与设定热值之间小于一预设偏差值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负荷限定值为所述循环机组额定负荷值的百分之三十，所述热值限定值为所述混合煤气的额定热值的百分之八十，所述预设偏差值为所述设定热值的百分之三。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得基于混合煤气设定的第三热值，具体包括：
基于所述混合煤气获得对应的设定热值；
基于所述设定热值得到所述第三热值，其中，所述第三热值小于所述设定热值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一煤气的第一热值大于所述第二煤气的第二热值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过热值控制面板接收用户的调整指令，根据所述调整指令降低所述设定热值之后获得第三热值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述第二预设条件具体为：
所述混合煤气的实际热值与所述第三热值具有第一差值，且所述第一差值处于预设差值范围内。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述实际热值与所述第三热值进行对比，当不满足第二预设条件时，调整所述第一煤气的调节阀开度，以调整所述混合煤气的实际热值，具体包括：
若所述第一差值处于所述预设差值范围内，则根据所述第一差值和所述第一煤气的调节阀开度的映射关系，将所述第一煤气的调节阀开度调整至所述第一差值对应的开度。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述第三预设条件具体为：
调整之后的所述混合煤气的实际热值与所述第三热值具有第二差值，且所述第二差值的范围为0～30KJ/Nm3。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数包括机组发电负荷、混合煤气的设定热值、第一煤气供应量、第二煤气供应量、燃机排烟温度、燃机叶片通道温度、空气压缩机喘振裕量。
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