CN113032715A - 一种燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，包括：步骤1，计算燃煤发电机组的标煤消耗随调节级压力的关系；步骤2，测量在给定电功率下，多种工况的调节级后压力；步骤3，根据变化曲线和调节级后压力计算多种工况下的机组总标煤消耗量；步骤4，根据多种工况下的机组总标煤消耗量计算供热耗煤量。本发明提出的燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，采用现场运行数据加以简单处理计算即可获得结果，现场操作简单，完全可替代耗时耗力的专项全面性热力试验，精度满足工程需求，具备大规模推广的条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，适用于供热抽汽汽源点为汽轮机中压缸进汽点及其以后的热电联产机组。
背景技术
目前，能源结构存在能源安全形势严峻、碳减排压力大、能源消费结构不合理、生态环境问题突出、能源综合利用效率较低等问题。
清洁化是能源转型的重要方向之一，煤电要积极“转变角色”，由传统提供电力、电量的主体性电源，向提供可靠电力、调峰调频能力的基础性电源转变，积极参与调峰、调频、调压、备用等辅助服务，充分发挥在能源和电力转型发展过程中“四个平台”的功能作用——电热基础平台、灵活调峰平台、节能减排平台、耦合消纳平台，煤电技术将朝着高效、清洁、灵活、低碳和智能的方向发展。
燃煤机组实施供热改造，替代污染重、能耗高的分散燃煤燃油锅炉房，有效降低供热能耗和地区燃煤消耗总量。按照用户需求不同，燃煤发电机组对外供热可分为居民采暖和工业供热两大类，前者以热水循环的形式满足居民生活用热需求，有连通管抽汽供热、高背压(低真空)循环水供热、低压缸光轴供热、低压缸零出力供热、热泵梯级供热等典型技术；后者以过热蒸汽输送的形式满足用户需求，有锅炉主蒸汽、再热蒸汽冷段、再热蒸汽热段、汽机中间级抽汽、中压缸排汽、背压排汽、辅汽联箱等抽汽外供技术。
燃煤发电机组实施热电联产供热改造后，由传统的电网单一调度转变为电网、热网双重调度模式。不同技术的供热耗煤应不尽相同。
关于供热耗煤的相关公开报道，仅有中国人民共和国电力行业标准《火力发电厂技术经济指标计算方法》DL/T 904-2015，该标准关于供热煤耗的定义如下：
指统计期内机组每对外供热1GJ的热量所消耗的标准煤量。
式中：
Q，Qgr分别锅炉放热量、对外供热量，GJ。
Wf，Wg分别汽轮发电机输出功率和汽轮发电机组供电功率，kWh。
α为供热比，％。
ηb和ηp分别为汽轮发电机组的锅炉效率和管道效率，无量纲量。
br为供热煤耗，kg/GJ。
由上式可知，按照DL/T 904-2015计算的燃煤机组供热煤耗与燃煤发电机组热力特性无关，与汽源、供热参数、供热负荷等参数均无关，仅取决于锅炉效率和管道效率，供热煤耗为定值，约为38～41kg/GJ。
显然，燃煤发电机组采用不同方式对外供热，其耗煤计算方法的缺乏，不利于供热市场拓展、改造效益评估、与热用户热价议定等方面缺乏可靠的依据，严重影响项目客观决策、评价，并导致在热价议定时常常处于被动地位，供热利润无法得到合理的保障。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，本发明采用单变量分析法，通过机组现场调整，得出燃煤热电联产机组具体供热方式下的供热耗煤。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，包括以下步骤：
步骤1，计算燃煤发电机组的标煤消耗随调节级压力的关系曲线；
步骤2，测量在给定电功率下，多种工况的调节级后压力；
步骤3，根据变化曲线和调节级后压力计算多种工况下的机组总标煤消耗量；
步骤4，根据多种工况下的机组总标煤消耗量计算抽汽供热耗煤。
本发明进一步的改进在于：
所述步骤1燃煤发电机组的标煤消耗随调节级压力的关系如下：
其中，B为机组总标煤消耗量，P为调节级后压力，a、b、c、d、e和f均为常系数；汽轮机调节级后压力P和锅炉蒸发量D的关系如下：
D＝c×P+d (2)。
所述步骤2具体如下：
以每增加10％N0为一个试验工况，按照下式确定试验工况数n：
式中，Nmin为最低电功率，Nmax为最大电功率，N0为燃煤发电机组额定电功率，rounddown()表示向下取整；
对于给定的电功率Nn，通过调整供热抽汽流量，分别进行供热负荷Qn,1＝0、Qn,2＝0.3QNn-max、Qn,3＝0.7QNn-max和Qn,4＝QNn-max四种工况的数据记录。
所述步骤4中计算供热耗煤量的具体方法如下：
其中，b为定电功率下的供热耗煤，B2、B1分别为定电功率下供热量Q2和供热量Q1对应的机组标煤总消耗量，Q2、Q1分别为定电功率下，燃煤发电机组对外供热负荷。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，采用现场运行数据加以简单处理计算即可获得结果，现场操作简单，完全可替代耗时耗力的专项全面性热力试验，精度满足工程需求，具备大规模推广的条件。
具体实施方式
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，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。
因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
本发明实施例公开了一种燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，包括以下步骤：
1)供热耗煤的准确定义
燃煤发电机组实施热电联产供热改造后，由传统的电网单一调度转变为电网、热网双重调度模式。
具体来讲，燃煤发电机组发电功率给定，煤电发电机组每对外供1GJ热量所消耗的标准煤量，按下式计算：
燃煤发电机组采用某种供热方式，固定电功率，调整供热负荷，采用单变量对比法计算供热耗煤。
b为定电功率下的供热耗煤，kg/GJ；
B2、B1分别为定电功率下供热量Q2和供热量Q1对应的机组标煤总消耗量，t/h；
Q2、Q1分别为定电功率下，燃煤发电机组对外供热负荷，MW。
2)在线测定前的资料准备
(1)燃煤发电机组的热负荷-电负荷运行域。
机组安全运行前提下，投供热的最低电功率Nmin。
对外供热的最高电功率Nmax。
机组带供热的电功率范围Nmin＜N＜Nmax，给定电功率N，对外供热负荷QN-max。
(2)燃煤发电机组的标煤消耗随调节级压力的变化曲线。
A原理
对于供热汽源为汽轮机中压缸进汽点及其以后的热电联产机组，在主汽、热再、给水、冷再处蒸汽参数一致的情况下，锅炉放热量仅和锅炉蒸发量D(吨)呈线性关系，不受供热负荷大小的影响，见下式。
Q＝a×D+b (3)
锅炉放热量Q(GJ)和标煤消耗量B(吨)的关系见下式。
目前未有满足工程应用精度要求的蒸汽流量测量技术，故DCS系统的主蒸汽流量不能作为本发明的指征参数。
锅炉蒸发量D和汽轮机调节级后压力P的关系见下式。
D＝c×P+d (5)
汽轮机调节级后压力的测量技术成熟，精度极高，完全满足工程要求。
综合式(3)、(4)、(5)，得出机组总标煤消耗量B和调节级后压力P的关系见式(6)。
式中，a、b、c、d、e和f均为常系数。
B实施步骤
在实际运行中，进入锅炉的煤均为原煤，其热值q和标煤热值的存在一定差异。根据热量守恒，进行原煤B0和标煤B的质量换算，见下式。
对机组运行操作要求如下：
煤质稳定，热值通过化验得出；停吹灰、补水；和邻机及外界无能量、质量交换；停供热抽汽；运行参数稳定≥30min。
具体计算方法如下：
步骤1：锅炉额定蒸发量D0，根据运行数据查取原煤量B0,0，以及调节级后压力P0。
步骤2：锅炉最小安全稳定燃烧工况下的蒸发量Dmin，根据运行数据查取原煤量B0,min，以及调节级后压力Pmin。
步骤3：在Dmin为基础，以每增加(D0-Dmin)/5的幅度调整锅炉蒸发量，工况稳定后，分别查取煤量B0,i，以及调节级后压力Pi。
步骤4：综合上述7个运行工况，将原煤换算成标煤，再拟合出该机组标煤消耗量B和调节级后P的关系曲线。
3)测定工况
燃煤发电机组额定电功率为N0。
最低电功率Nmin为基础，以每增加10％N0为一个试验工况，按照下式确定试验工况数n。
式中，rounddown()表示向下取整。
对于给定的电功率Ni，通过调整供热抽汽流量，分别进行供热负荷Qi,1＝0、Qi,2＝0.3QNi-max、Qi,3＝0.7QNi-max和Qi,4＝QNi-max四种工况的数据记录。
4)供热耗煤计算
根据第3)节的试验工况，结合式(2)和式(6)，以供热负荷上行顺序，以相邻两个工况为分析对象，就采用某种抽汽供热方式的燃煤发电机组下，计算不同电功率、供热负荷下的供热耗煤，汇总成数据库。以采用中低压缸连通管抽汽供热方式的300MW等级机组为例，示例见下表。
表1燃煤发电机组供热耗煤数据表
5)供热耗煤查取
实际运行中，根据实时电功率和供热负荷数据，采用线性内插法，在表1中查取供热耗煤值。
本发明采用单变量对比分析法获取供热耗煤，适用于供热汽源为汽轮机中压缸进汽点及其以后的单汽源点抽汽外供的热电联产机组，具体来讲，适用于中排抽汽、热再抽汽、旋转隔板抽汽。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，计算燃煤发电机组的标煤消耗随调节级压力的关系曲线；
步骤2，测量在给定电功率下，多种工况的调节级后压力；
步骤3，根据变化曲线和调节级后压力计算多种工况下的机组总标煤消耗量；
步骤4，根据多种工况下的机组总标煤消耗量计算抽汽供热耗煤。
2.根据权利要求1所述的燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，其特征在于，所述步骤1燃煤发电机组的标煤消耗随调节级压力的关系如下：
其中，B为机组总标煤消耗量，P为调节级后压力，a、b、c、d、e和f均为常系数；汽轮机调节级后压力P和锅炉蒸发量D的关系如下：
D＝c×P+d (2)。
3.根据权利要求1所述的燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：
以每增加10％N0为一个试验工况，按照下式确定试验工况数n：
式中，Nmin为最低电功率，Nmax为最大电功率，N0为燃煤发电机组额定电功率，rounddown()表示向下取整；
对于给定的电功率Nn，通过调整供热抽汽流量，分别进行供热负荷Qn,1＝0、Qn,2＝0.3QNn-max、Qn,3＝0.7QNn-max和Qn,4＝QNn-max四种工况的数据记录。
4.根据权利要求1所述的燃煤热电联产机组抽汽供热耗煤的在线测定方法，其特征在于，所述步骤4中计算供热耗煤量的具体方法如下：
其中，b为定电功率下的供热耗煤，B2、B1分别为定电功率下供热量Q2和供热量Q1对应的机组标煤总消耗量，Q2、Q1分别为定电功率下，燃煤发电机组对外供热负荷。
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