CN112348703B - 一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量简化分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量简化分析方法，考虑了运行氧量对锅炉效率和厂用电率的影响，以运行氧量最优值满足供电煤耗最低为目标，从供电煤耗计算公式入手，简化得到运行氧量目标值的计算公式，并提出了通过运行氧量目标值得到运行氧量最优值的使用方法。

Description

一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量简化分析方法

技术领域

本发明涉及能源动力行业的热能发电技术领域，特别涉及一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量简化分析方法。

背景技术

燃煤机组中煤燃烧的运行氧量是影响锅炉效率和厂用电率的重要控制参数，存在最优运行氧量使机组供电煤耗最低。

传统的最优运行氧量确定方法一般是通过试验确定。其试验方法为，在一定的稳定负荷条件下，通过改变运行氧量，忽略化学未完全燃烧损失，测量相关参数计算得到排烟损失和机械未完全燃烧损失与运行氧量的关系，从而确定排烟损失和机械未完全燃烧损失之和最低时对应的运行氧量值为最优运行氧量。

这种试验方法只考虑了运行氧量与锅炉效率的关系，而未考虑运行氧量对厂用电率的影响。

发明内容

为解决目前最优运行氧量更准确客观的技术难题，本发明的目的在于提供一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量简化分析方法，剔除其他参数的影响，只考虑运行氧量影响煤耗的各项损失，以运行氧量最优值满足供电煤耗最低为目标，通过供电煤耗公式得到运行氧量目标值与运行氧量的简化关系，通过该简化关系得到不同运行氧量值对应的目标值，从而确定运行氧量目标值最大值时对应的运行氧量为最优运行氧量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量简化分析方法，包括以下步骤；

步骤1：

参照有关的标准(《GB 10184电站锅炉性能试验规程》和《GB8117电站汽轮机热力性能验收试验规程》)要求准备试验，选定机组在某一个负荷下，设定一个运行氧量值x₁稳定运行；

步骤2：

测量并记录该运行氧量值x₁条件下的相关参数，计算锅炉排烟损失、化学未完全燃烧损失、机械未完全燃烧损失、锅炉侧设备的厂用电率，得到运行氧量值x₁条件下对应的运行氧量目标值OPT_O,1，得到一组运行氧量目标值与运行氧量的对应数据(x₁，OPT_O,1)；

所述运行氧量目标值OPT_O,1的计算公式如下：

OPT_O,1≈1-(q_O,1+η_cyd,gl,1)

式中，OPT_O,1——运行氧量x₁条件下的运行氧量目标值，-；

q_O,1——运行氧量x₁条件下与运行氧量有关的锅炉效率损失，-；

η_cyd,gl,1——运行氧量x₁条件下锅炉侧设备的厂用电率，-；

其中，运行氧量有关的锅炉效率损失计算公式为：

q_O,1＝q_2,1+q_3,1+q_4,1

式中，q_2,1——运行氧量x₁条件下的锅炉排烟损失，-；

q_3,1——运行氧量x₁条件下的化学未完全燃烧损失，-；

q_4,1——运行氧量x₁条件下的机械未完全燃烧损失，-；

“-”标识该变量无量纲(单位)。

以上各项损失可参照《GB 10184电站锅炉性能试验规程》进行计算，锅炉侧设备主要耗电设备为磨煤机、给煤机、送风机、引风机等，这些设备的功率之和与机组的发电功率的比值为锅炉侧设备的厂用电率。

步骤3：

其他条件不变，只改变运行氧量值x₁，重复步骤1和2，得到N组以上运行氧量目标值与运行氧量对应数据(x₁，OPT_O,1)，…，(x_N，OPT_O,N)，N≥3；x_N是第N次的运行氧量值；

步骤4：

根据各运行氧量值x₁,…,x_N与其运行氧量目标值OPT_O对应数据，用最小二乘法、函数拟合等方式得到OPT_O与运行氧量值x的函数关系：

OPT_O＝f(x)

则上式OPT_O最大值对应的运行氧量x为最优运行氧量；

步骤5：

对其他负荷条件的最优运行氧量，只需要调整机组负荷，重复步骤1-4，可得到其他任意负荷条件下的最优运行氧量。

运行氧量最优值目标值除了考虑运行氧量有关的锅炉效率损失外，还考虑了运行氧量对锅炉侧设备的厂用电率的影响。

本发明的有益效果：

本发明考虑了运行氧量对机组总的供电煤耗的影响，并利用供电煤耗的计算公式简化出最优运行氧量的简单分析方法，使最优运行氧量更准确客观。通过本方法，可以使传统的最优运行氧量方法得到完善，并简单宜用，其分析结果也避免了传统试验结果未考虑运行氧量对锅炉侧设备的厂用电率的影响，使最优运行氧量分析结果真正反映了对机组供电煤耗的影响。

具体实施方式

实施案例：

一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量分析方法的具体推导过程介绍如下。

机组供电煤耗的计算公式如下：

式中，b_gd——机组供电煤耗，g(标煤)/kWh；

HR——汽轮机热耗，kJ/kWh；

η_gl——锅炉效率，-；

η_cyd——机组厂用电率，-；

η_gd——管道效率，-；

η_dj——机组发电机效率，-。

由于运行氧量只影响锅炉效率和厂用电率，供电煤耗最低则简化为运行氧量目标值为最大，运行氧量目标值计算公式简化为：

OPT_O＝η_gl(1-η_cyd)

式中，OPT_O——运行氧量目标值，-；

又，锅炉效率计算公式为：

η_gl＝1-q₂-q₃-q₄-q₅-q₆

式中，q₂——锅炉排烟损失，-；

q₃——化学未完全燃烧损失，-；

q₄——机械未完全燃烧损失，-；

q₅——散热损失，-；

q₆——灰渣热物理损失，-。

机组厂用电率由锅炉侧设备的厂用电率和锅炉以外设备的厂用电率构成：

η_cyd＝η_cyd,gl+η_cyd,qt

式中，η_cyd,gl——锅炉侧设备的厂用电率，-；

η_cyd,qt——锅炉以外设备的厂用电率，-；

则，运行氧量目标值OPT_O可表述为：

OPT_O＝[(1-q₅-q₆)-(q₂+q₃+q₄)][(1-η_cyd,qt)-η_cyd,gl]

＝(η_gl,ck-q_O)(α_cyd,ck-η_cyd,gl)

式中，η_gl,kc——扣除散热损失和灰渣热物理损失后的锅炉效率，-；

q_O——与运行氧量有关的锅炉效率损失，-。

α_cyd,kc——扣除锅炉以外设备的厂用电率的系数，-。

实际的锅炉效率一般在0.92-0.94，散热损失和灰渣热物理约为0.01，机组厂用电率为0.03-0.05，锅炉侧设备的厂用电率为0.02-0.04，可假定：

η_gl,ck≈1

α_cyd,ck≈1

η_gl,kcα_cyd,kc≈1

q_Oη_cyd,gl≈0

则运行氧量目标值OPT_O可简化为：

OPT_O＝η_gl,kcα_cyd,kc-η_gl,kcη_cyd,gl-q_Oα_cyd,ck-q_Oη_cyd,gl

OPT_O≈1-(q_O+η_cyd,gl)

这样，运行氧量最优值目标值即为q_O+η_cyd,gl为最小值。

具体实现步骤如下；

步骤1：

参照有关的标准(《GB 10184电站锅炉性能试验规程》和《GB 8117电站汽轮机热力性能验收试验规程》)要求准备试验。选定机组在某一个负荷下，设定一个运行氧量值x₁稳定运行。

步骤2：

测量并记录该运行氧量值x₁条件下的相关参数，计算锅炉排烟损失、化学未完全燃烧损失、机械未完全燃烧损失、锅炉侧设备的厂用电率，得到运行氧量值x₁条件下对应的运行氧量目标值OPT_O,1，得到一组运行氧量目标值与运行氧量的对应数据(x₁，OPT_O,1)。

运行氧量目标值OPT_O,1的计算公式如下：

OPT_O,1≈1-(q_O,1+η_cyd,gl,1)

式中，OPT_O,1——运行氧量x₁条件下的运行氧量目标值，-；

q_O,1——运行氧量x₁条件下与运行氧量有关的锅炉效率损失，-；

η_cyd,gl,1——运行氧量x₁条件下锅炉侧设备的厂用电率，-。

其中，运行氧量有关的锅炉效率损失计算公式为：

q_O,1＝q_2,1+q_3,1+q_4,1

式中，q_2,1——运行氧量x₁条件下的锅炉排烟损失，-；

q_3,1——运行氧量x₁条件下的化学未完全燃烧损失，-；

q_4,1——运行氧量x₁条件下的机械未完全燃烧损失，-。

以上各项损失可参照《GB 10184电站锅炉性能试验规程》进行计算，锅炉侧设备主要耗电设备为磨煤机、给煤机、送风机、引风机等，这些设备的功率之和与机组的发电功率的比值为锅炉侧设备的厂用电率。

步骤3：

其他条件不变，只改变运行氧量值x₁，重复步骤1和2，得到N组以上运行氧量目标值与运行氧量对应数据(x₁，OPT_O,1)，…，(x_N，OPT_O,N)，N≥3；x_N是第N次的运行氧量值；

步骤4：

根据各运行氧量值与其运行氧量目标值OPT_O对应数据，用最小二乘法、函数拟合等方式得到OPT_O与运行氧量值x的函数关系：

OPT_O＝f(x)

则上式OPT_O最大值对应的运行氧量x为最优运行氧量。

步骤5：

对其他负荷条件的最优运行氧量，只需要调整机组负荷，重复步骤1-4，可得到其他任意负荷条件下的最优运行氧量。

Claims (1)

1.一种基于供电煤耗最低的最优运行氧量简化分析方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1：

选定机组在某一个负荷下，设定一个运行氧量值x₁稳定运行；

步骤2：

测量并记录该运行氧量值x₁条件下的相关参数，计算锅炉排烟损失、化学未完全燃烧损失、机械未完全燃烧损失、锅炉侧设备的厂用电率，得到运行氧量值x₁条件下对应的运行氧量目标值OPT_O，1，得到一组运行氧量目标值与运行氧量的对应数据(x₁，OPT_O，1)；

所述运行氧量目标值OPT_O，1的计算公式如下：

OPT_O，1≈1-(q_O，1+η_cyd，gl，1)

式中，OPT_O，1——运行氧量x₁条件下的运行氧量目标值；

q_O，1——运行氧量x₁条件下与运行氧量有关的锅炉效率损失；

η_cyd，gl，1——运行氧量x₁条件下锅炉侧设备的厂用电率；

其中，运行氧量有关的锅炉效率损失计算公式为：

q_O，1＝q_2，1+q_3，1+q_4，1

式中，q_2，1——运行氧量x₁条件下的锅炉排烟损失；

q_3，1——运行氧量x₁条件下的化学未完全燃烧损失；

q_4，1——运行氧量x₁条件下的机械未完全燃烧损失；

步骤3：

其他条件不变，只改变运行氧量值x₁，重复步骤1和2，得到N组以上运行氧量目标值与运行氧量对应数据(x₁，OPT_O，1)，...，(x_N，OPT_O，N)，N≥3；x_N是第N次的运行氧量值；

步骤4：

根据各运行氧量值与其运行氧量目标值OPT_O对应数据，得到OPT_O与运行氧量值x的函数关系：

OPT_O＝f(x)＝η_gl(1-η_cyd)

则上式OPT_O最大值对应的运行氧量x为最优运行氧量；

步骤5：

对其他负荷条件的最优运行氧量，只需要调整机组负荷，重复步骤1-4，可得到其他任意负荷条件下的最优运行氧量。