CN112146887A - 一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法及系统，本发明基于基准工况和当前工况，计算不利影响因素的单位吸热量，基于预设的假想煤量计算不同工况下假想煤量系数，考虑环境温度的影响，直接通过计算得到机组实时最低稳燃负荷能力，相较于传统的试验方法，更加简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法及系统，属于火力发电领域。
背景技术
随着风电和太阳能等新能源机组的大规模开发，常规火电机组的调峰深度将逐渐增大，对电网运行安全性提出了更高的要求。获取大型燃煤机组最低运行负荷，不论对发用电平衡的平稳可靠，还是对减少不必要的机组启停损耗，均有十分重要的意义。
通常，发电机组的最低稳燃负荷通过现场试验确定，在保证运行安全、参数稳定的前提下，将机组负荷降至最低，并维持一定时间的平稳运行。采用试验方法，可获取机组基于试验煤种、环境参数下的最低稳燃负荷能力，然而电厂日常运行时，考虑燃煤成本经济性，难以长期维持单一煤种，不同的煤种对机组的最低稳燃负荷影响较大；当更换煤种时就需要重新进行试验计算最低稳燃负荷，比较麻烦。
发明内容
本发明提供了一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，包括，
分别计算基准工况下、当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量；
根据基准工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算基准工况下假想煤量系数；
根据当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算当前工况下假想煤量系数；
根据基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，计算环境温度修正系数；
根据环境温度修正系数、基准工况下假想煤量系数和当前工况下假想煤量系数，计算当前工况下的最低稳燃负荷。
不利影响因素包括水分、灰分和一次风气流；不利影响因素的单位吸热量为水分单位吸热量、灰分单位吸热量和一次风气流单位吸热量之和。
从机组历史运行数据中，选取最低负荷稳定运行工况为基准工况。
假想煤量系数的计算公式为，
其中，e为假想煤量系数，qt为基准工况下或当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量，Qnet为燃煤低位发热量。
其中，Δe为环境温度修正系数，n为系数，tJ、tY分别为基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，cpk为定性温度
的空气定压比热容，Qnet，Y为当前工况燃煤低位发热量。
当前工况下最低稳燃负荷的计算公式为，
其中，LY为当前工况下的最低稳燃负荷，LJ为基准工况下的最低稳燃负荷，Δe为环境温度修正系数，eJ、eY分别为基准工况下的假想煤量系数和当前工况下的假想煤量系数。
一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算系统，包括，
单位吸热量计算模块：分别计算基准工况下、当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量；
第一系数计算模块：根据基准工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算基准工况下假想煤量系数；
第二系数计算模块：根据当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算当前工况下假想煤量系数；
环境温度修正系数计算模块：根据基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，计算环境温度修正系数；
最低稳燃负荷计算模块：根据环境温度修正系数、基准工况下假想煤量系数和当前工况下假想煤量系数，计算当前工况下的最低稳燃负荷。
第一系数计算模块和第二系数计算模块采用的假想煤量系数计算公式为，
其中，e为假想煤量系数，qt为基准工况下或当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量，Qnet为燃煤低位发热量。
环境温度修正系数计算模块采用的环境温度修正系数计算公式为，
其中，Δe为环境温度修正系数，n为系数，tJ、tY分别为基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，cpk为定性温度
的空气定压比热容，Qnet，Y为当前工况燃煤低位发热量。
最低稳燃负荷计算模块采用的当前工况下最低稳燃负荷计算公式为，
其中，LY为当前工况下的最低稳燃负荷，LJ为基准工况下的最低稳燃负荷，Δe为环境温度修正系数，eJ、eY分别为基准工况下的假想煤量系数和当前工况下的假想煤量系数。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法。
本发明所达到的有益效果：本发明基于基准工况和当前工况，计算不利影响因素的单位吸热量，基于预设的假想煤量计算不同工况下假想煤量系数，考虑环境温度的影响，直接通过计算得到机组实时最低稳燃负荷能力，相较于传统的试验方法，更加简单。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，包括以下步骤：
步骤1，基准工况选择。
从机组历史运行数据中，选取最低负荷稳定运行工况，定义为基准工况，并获取以下运行参数：机组负荷、入炉煤挥发分(空气干燥基)、入炉煤灰分(空气干燥基)、入炉煤水分(收到基)、磨煤机出口风粉温度、环境温度、空预器入口风温。
步骤2，分别计算基准工况下、当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量。
煤粉气流着火前期为煤粉气流从初始温度加热到着火温度的过程，不利影响因素包括水分、灰分和一次风气流，即煤粉中水分吸热量、煤粉中灰分吸热量和一次风气流吸热量。
煤粉气流着火温度如下：
tzh＝3691.94-1506.01(lnVad)+204.13(lnVad)2-767.65(lnAad)+354.75(lnAad)2-47.45(lnAad)3
其中，tzh为煤粉气流着火温度，单位为℃；Vad为挥发分(空气干燥基)，单位为％；Aad为灰分(空气干燥基)，单位为％。
每千克燃煤中水分的吸热量为：
其中，qm为每千克燃煤中水分的吸热量，单位为kJ；Mar为燃煤收到基水分，单位为％；hmzh为煤粉达到着火温度下水的焓值，单位为kJ/kg；hm0为煤粉初始温度下水的焓值，kJ/kg。
hmzh＝f(tzh，pzh)
hm0＝f(t0，p0)
其中，f(·)为函数关系，即根据水和水蒸汽物理性质IAPWS-97(温度、压力、焓值)，已知其中任2项即可求得第三项；pzh为炉膛压力，单位为pa；t0为煤粉气流初始温度，单位为℃，可取磨煤机出口参数；p0为煤粉初始压力，单位为pa，可取磨煤机出口参数。
每千克燃煤中灰分的吸热量为：
其中，qA为每千克燃煤中灰分的吸热量，单位为kJ；Aar为燃煤收到基灰分，单位为％；cpA为灰分定压比热容，单位为kJ/(kg·℃)，cpA＝f′(tA)，f′(·)为单值函数，即灰分的定压比热容可用温度的单值函数表示，具体的表达式可由灰分物性参数表中比热-温度拟合出，定性温度
单位为℃。
实际运行中，一次风量Dp与煤量B的关系可表示为线性关系：
Dp＝mB
根据经验，系数m通常取值1.8～2.1，且随着B增大，m逐渐减小，可结合机组低负荷段运行参数取值。
每千克燃煤对应一次风气流的吸热量为：
qp＝mcpk(tzh-t0)
其中，qp为每千克燃煤对应一次风气流的吸热量，单位为kJ；cpk为空气定压比热容，单位为kJ/(kg·℃)，cpk＝f″(tp)，f″(·)为单值函数，即空气的定压比热容可用温度的单值函数表示，具体的表达式可根据空气物性参数表中比热-温度拟合出，定性温度
单位为℃。
不利影响因素的单位吸热量为水分单位吸热量、灰分单位吸热量和一次风气流单位吸热量之和，即：qt＝qm+qA+qp。
步骤3，根据基准工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算基准工况下假想煤量系数。
步骤4，根据当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算当前工况下假想煤量系数。
步骤3和4中的计算假想煤量系数过程原理一致，总煤量水分、灰分、一次风的吸热量为Qt＝Btqt，根据热量平衡原理，则，
Qt＝Bqt＝B′Qnet
其中，B′为假想煤量，在基准工况下和当前工况下预设的假想煤量是一致的，Qnet为燃煤低位发热量。
因此可得：
其中，e为假想煤量系数。
步骤5，根据基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，计算环境温度修正系数。
一次风、二次风经空预器加热成携带一定热量的热风，需消耗一定的燃煤，如基准工况与当前工况的环境温度不同，将导致这部分燃煤量ΔB产生差异：
其中，DfY为炉膛总风量，实际运行中，炉膛总风量与总煤量可表示成线性关系：
DfY＝nB
根据经验，系数n通常为8～12，且随着B增大，n逐渐减小，可结合机组低负荷段运行参数取值；
tJ、tY分别为基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，单位均为℃；cpk＝f(tYJ)，定性温度
单位均为℃。
环境温度修正系数的计算公式为：
其中，Δe为环境温度修正系数，cpk为定性温度
的空气定压比热容，Qnet，Y为当前工况燃煤低位发热量。
步骤6，根据环境温度修正系数、基准工况下假想煤量系数和当前工况下假想煤量系数，计算当前工况下的最低稳燃负荷。
当前工况下最低稳燃负荷的计算公式为：
其中，LY为当前工况下的最低稳燃负荷，单位为MW；LJ为基准工况下的最低稳燃负荷，单位为MW；eJ、eY分别为基准工况下的假想煤量系数和当前工况下的假想煤量系数。
上述方法基于基准工况和当前工况，计算不利影响因素的单位吸热量，基于预设的假想煤量计算不同工况下假想煤量系数，考虑环境温度的影响，直接通过计算得到机组实时最低稳燃负荷能力，相较于传统的试验方法，更加简单。
一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算系统，包括，
单位吸热量计算模块：分别计算基准工况下、当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量。
第一系数计算模块：根据基准工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算基准工况下假想煤量系数。
第二系数计算模块：根据当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算当前工况下假想煤量系数。
第一系数计算模块和第二系数计算模块采用的假想煤量系数计算公式为，
其中，e为假想煤量系数，qt为基准工况下或当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量，Qnet为燃煤低位发热量。
环境温度修正系数计算模块：根据基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，计算环境温度修正系数。
环境温度修正系数计算模块采用的环境温度修正系数计算公式为，
其中，Δe为环境温度修正系数，n为系数，tJ、tY分别为基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，cpk为定性温度
的空气定压比热容，Qnet，Y为当前工况燃煤低位发热量。
最低稳燃负荷计算模块：根据环境温度修正系数、基准工况下假想煤量系数和当前工况下假想煤量系数，计算当前工况下的最低稳燃负荷。
最低稳燃负荷计算模块采用的当前工况下最低稳燃负荷计算公式为，
其中，LY为当前工况下的最低稳燃负荷，LJ为基准工况下的最低稳燃负荷，Δe为环境温度修正系数，eJ、eY分别为基准工况下的假想煤量系数和当前工况下的假想煤量系数。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，其特征在于：包括，
分别计算基准工况下、当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量；
根据基准工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算基准工况下假想煤量系数；
根据当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算当前工况下假想煤量系数；
根据基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，计算环境温度修正系数；
根据环境温度修正系数、基准工况下假想煤量系数和当前工况下假想煤量系数，计算当前工况下的最低稳燃负荷。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，其特征在于：不利影响因素包括水分、灰分和一次风气流；不利影响因素的单位吸热量为水分单位吸热量、灰分单位吸热量和一次风气流单位吸热量之和。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，其特征在于：从机组历史运行数据中，选取最低负荷稳定运行工况为基准工况。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，其特征在于：假想煤量系数的计算公式为，
其中，e为假想煤量系数，qt为基准工况下或当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量，Qnet为燃煤低位发热量。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，其特征在于：环境温度修正系数的计算公式为，
其中，Δe为环境温度修正系数，n为系数，tJ、tY分别为基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，cpk为定性温度
的空气定压比热容，Qnet，Y为当前工况燃煤低位发热量。
6.根据权利要求1所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算方法，其特征在于：当前工况下最低稳燃负荷的计算公式为，
其中，LY为当前工况下的最低稳燃负荷，LJ为基准工况下的最低稳燃负荷，Δe为环境温度修正系数，eJ、eY分别为基准工况下的假想煤量系数和当前工况下的假想煤量系数。
7.一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算系统，其特征在于：包括，
单位吸热量计算模块：分别计算基准工况下、当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量；
第一系数计算模块：根据基准工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算基准工况下假想煤量系数；
第二系数计算模块：根据当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量和预设假想煤量，计算当前工况下假想煤量系数；
环境温度修正系数计算模块：根据基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，计算环境温度修正系数；
最低稳燃负荷计算模块：根据环境温度修正系数、基准工况下假想煤量系数和当前工况下假想煤量系数，计算当前工况下的最低稳燃负荷。
8.根据权利要求7所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算系统，其特征在于：第一系数计算模块和第二系数计算模块采用的假想煤量系数计算公式为，
其中，e为假想煤量系数，qt为基准工况下或当前工况下煤粉气流着火前期不利影响因素的单位吸热量，Qnet为燃煤低位发热量。
9.根据权利要求7所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算系统，其特征在于：环境温度修正系数计算模块采用的环境温度修正系数计算公式为，
其中，Δe为环境温度修正系数，n为系数，tJ、tY分别为基准工况下的环境温度和当前工况下的环境温度，cpk为定性温度
的空气定压比热容，Qnet，Y为当前工况燃煤低位发热量。
10.根据权利要求7所述的一种燃煤机组最低稳燃负荷实时计算系统，其特征在于：最低稳燃负荷计算模块采用的当前工况下最低稳燃负荷计算公式为，
其中，LY为当前工况下的最低稳燃负荷，LJ为基准工况下的最低稳燃负荷，Δe为环境温度修正系数，eJ、eY分别为基准工况下的假想煤量系数和当前工况下的假想煤量系数。
11.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至6所述的方法中的任一方法。
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| CN112146887B (zh) | 2022-05-17 |
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