CN113074402A - 热电机组高背压供热优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热电机组高背压供热优化方法，所述方法是在热电厂两台机组高背压串联供热时，在当前1#机组排汽量、2#机组排汽量、循环水量及回水温度下，协同优化1#、2#机组背压，保障供水温度。具体是首先优化1#机组在最佳背压下运行，调节2#机组背压至保障供水温度的最经济背压；若2#机组背压pc2已经调到最高背压pc2max时依然不能满足供水温度要求，则2#机组维持最高背压运行，调节1#机组背压至保障供水温度的最经济背压；本发明提供的两台机组高背压串联供热优化方法，在保供热的条件下，使发电量最大化，供热能耗最小化。
Description
技术领域
本发明涉及一种热电机组供热优化方法，特别是一种热电机组高背压供热时使发电量最大化、供热能耗最小化的优化方法。
背景技术
热电厂集中供热是城镇主要供热方式，在初末寒期，热电厂一般采取高背压运行供热，提高汽轮机排汽压力增加排汽热量供热，由于少了冷源损失，高背压供热是能耗较小的供热模式。
目前，热电厂高背压供热时都是定背压运行，一般背压设计为28-32kPa，运行中维持设计高背压基本不变，而没有根据供水温度的要求实时在线优化机组背压，特别是热电厂两台机组高背压串联供热时，如何协同优化两台机组的背压还未见相关研究报道。两台机组高背压串联供热时，一次热网循环回水依次经过1#、2#机组的热网凝汽器，如说明书附图1所示；1#、2#机组的背压与热网循环水流量、回水温度、供水温度、热网凝汽器进汽流量、乏汽凝汽器冷却工质流量及环境温度等有关，当这些参量变化时，应当协同优化控制1#、2#机组背压，以在保障供热的基础上使发电量最大化、供热能耗最小化。
因此，本发明提出一种热电机组高背压供热优化方法，具有重要的节能环保意义和工程应用价值。
发明内容
本发明所要解决的具体技术问题是在热电厂两台机组高背压串联供热时，提供一种2台机组背压协同优化方法，在保障供热量的条件下，使发电量最大化，供热能耗最小化。
本发明解决上述问题的技术方案如下。
一种热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述优化方法是在热电厂两台机组高背压串联供热时，当1#机组排汽量为D c1、2#机组排汽量D c2、循环水量D w及回水温度t w0下，协同优化1#机组背压p c1和2#机组背压p c2，保障供水温度t w2，使发电量最大化，供热能耗最小化；具体优化方法如下：
（1）首先优化1#机组最佳背压下运行，调节2#机组背压至保障供水温度的最经济背压；
（2）若2#机组背压已经调节到最高背压p c2,max仍不能满足供水温度要求，则2#机组在最高背压下运行，调节1#机组背压至保障供水温度的最经济背压。
进一步的技术特征方案如下。
一种热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述1#机组最佳背压p c1,op是根据机组排汽流量D c1和环境温度T 0如下确定：
其中，a 1=0.29-0.31； a 2=0.139-0.141；a 3=0.0169-0.0171；a 4=0.0080-0.0081；a 5=0.00068-0.000684
T 0为环境温度
p c1,d和D c1,d分别为1#机组设计背压和设计排汽流量。
一种热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述调节2#机组背压至保障供水温度的最经济背压是根据供水温度t w2确定：
t c2=t w2+δt 2
其中，t c2为p c2对应的饱和温度，2#热网凝汽器传热端差δt 2=2℃-3℃。
一种热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述2#机组在最高背压下运行是当2#机组所有排汽D c2都进入热网凝汽器时的最高背压，其根据如下公式求得：
1#机组最佳排汽温度t c1,op：
1#机组热网凝汽器出口循环水温t w1：
其中，1#热网凝汽器传热端差δt 1=2℃-3℃
2#机组最高排汽温度t c2,max：
t c2,max对应的汽化潜热和压力分别为：
一种热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述调节1#机组背压至保障供水温度的最经济背压是根据供水温度t w2和2#机组最高背压p c2,max确定；
首先，根据t w2、r 2,max(由p c2,max唯一确定)，求2#热网凝汽器进口水温t w1：
然后根据t w1求1#机组排汽温度t c1和排汽压力p c1：
实施本发明上述所提供的一种热电机组高背压供热优化方法，与现有的定背压运行相比，在两台机组高背压串联供热时，在线协同优化两台机组的背压，既保障了热负荷需求，也增加了发电量，实现了供热能耗最小化。
附图说明
图1是两台热电机组高背压串联供热系统结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如附图1所示，具体实施一种热电机组高背压供热优化方法，该方法的高背压供热系统包括1#热网凝汽器、1#乏汽凝汽器、2#热网凝汽器、2#乏汽凝汽器、蝶阀FC1,1、FC1,2、FC2,1和FC2,2，及1#机排汽装置和2#机排汽装置；温度为tw0、流量为Dw的一次热网循环回水依次流经1#热网凝汽器和2#热网凝汽器，在1#热网凝汽器中被压力为pc1、流量为Dc1,1的1#机排汽加热至tw1，在2#热网凝汽器中被压力为pc2、流量为Dc2,1的2#机排汽加热至供水温度tw2。
在两台机组高背压串联供热时，在1#机组排汽量为D c1、2#机组排汽量D c2、循环水量D w及回水温度t w0下，协同优化1#、2#机组背压p c1和p c2，保障供水温度t w2，并使发电量最大化、供热能耗最小化。
上述热电机组高背压供热下的协同优化方法包括两大部分：
一、首先优化1#机组背压为最佳背压，多发电，调节2#机组背压p c2保障供水温度t w2，具体优化计算如下：
（1）确定1#机组的最佳背压p c1,op ，其与1#机组排汽量D c1和环境温度T 0有关：
其中，a 1=0.29-0.31; a 2=0.139-0.141; a 3=0.0169-0.0171; a 4=0.0080-0.0081;a 5=0.00068-0.000684
T 0为环境温度
p c1,d和D c1,d分别为1#机组设计背压和设计排汽流量。
（2）根据p c1,op 确定对应的排汽温度t c1,op 和汽化潜热r 1:
f 1、f 2函数根据水蒸气物性可直接获得。
（3）1#热网凝汽器出口水温t w1:
1#热网凝汽器传热端差δt 1 =2℃～3℃
（4）1#热网凝汽器进汽热量为
（5）1#热网凝汽器进汽量D c1,1
D c1,1=D c1,1·r 1/r 1
（6）1#乏汽凝汽器进汽流量为
（7）1#乏汽凝汽器冷却工质流量D a1,op：
其中，δt a为乏汽凝汽器的传热端差，空冷取5℃，湿冷取3℃，t a1为环境温度或乏汽冷却循环水入口温度，D a1,op为1#乏汽凝汽器的冷却空气量或循环水量，可根据上式直接求得。
（8）2#热网凝汽器进汽热量
（9）2#机组排汽压力p c2、汽化潜热r 2及热网凝汽器进汽量D c2,1
首先，根据供水温度t w2确定2#机组排汽温度t c2：
t c2=t w2+δt 2
其中，2#热网凝汽器传热端差δt 2=2℃～3℃
排汽压力p c2和汽化潜热r 2是排汽温度t c2的单一函数：
热网凝汽器进汽量D c2,1：
D c2,1=D c2,1·r 2/r 2
（10）2#乏汽凝汽器冷却工质流量D a2,op：
D a2,op为2#乏汽凝汽器的冷却空气量或循环水量，可根据上式直接求得。
（11）2#机组最高背压p c2,max及其对应的温度t c2,max及汽化潜热r 2,max
2#机组所有排汽D c2都进入热网凝汽器时的最高背压为p c2,max，其根据t c2,max单一确定：
r 2=
二、当根据供水温度确定的2#机组背压p c2大于p c2,max，则调节1#机组背压p c1至保障供水温度的最经济背压，具体优化计算如下：
（1）进行判断，若p c2>p c2,max，则调节p c1保证供水温度t w2。
（2）根据供水温度t w2和2#机组最高背压p c2,max确定1#机组背压p c1：
首先，根据t w2、p c2,max求2#热网凝汽器进口水温t w1：
然后根据t w1求1#机组排汽温度t c1和排汽压力p c1：
r 1=f 2(t c1)
（3）1#机组最高背压p c1,max及其对应的温度t c1,max及汽化潜热r 1,max为：
（4）判断是否可通过调p c1满足供水温度t w2
若｜t c1-t c1,max｜≤1.5，满足，进行下面（5）式计算；
若｜t c1-t c1,max｜＞1.5，不满足，切换至抽汽供热模式；
（5）1#热网凝汽器进汽流量D c1,1：
（6）1#乏汽凝汽器冷却工质流量D a1,op：
上述具体实施方式，实现了两台机组高背压串联供热时，在线协同优化两台机组的背压，保障了热负荷需求，也增加了发电量，实现了供热能耗最小。
具体实施例1
如附图1所示，具体实施一种两台热电机组高背压供热协同优化方法，温度为t w0、流量为D w的一次热网循环回水依次流经1#热网凝汽器和2#热网凝汽器，在1#热网凝汽器中被压力为p c1、流量为D c1,1的1#机排汽加热至t w1，在2#热网凝汽器中被压力为p c2、流量为D c2,1的2#机排汽加热至t w2，本发明的高背压供热优化实施方案如下：
首先，实施1#机组在最佳背压下运行、调节2#机组背压p c2保障供水温度t w2的优化方案；根据1#机组排汽流量D c1和环境温度T 0计算得到1#机最佳背压p c1,op，然后根据热平衡计算得到1#热网凝汽器进汽流量D c1,1、1#机乏汽凝汽器进汽流量D c1,2及1#乏汽凝汽器冷却工质流量D a1,op，依据D c1,2确定蝶阀Fc1,2开度，蝶阀Fc1,1开度不调整，处于全开状态，再依据D a1,op调整1#机组冷却空气量或循环水量，获得最佳背压pc1,op；根据供水温度t w2计算得到2#机背压p c2，再通过热平衡计算得到2#热网凝汽器进汽流量D c2,1、2#机乏汽凝汽器进汽流量D c2,2及2#乏汽凝汽器冷却工质流量D a2,op，依据D c2,2确定蝶阀Fc2,2开度，蝶阀Fc2,1开度不调整，处于全开状态，再依据Da2,op调整2#机冷却空气量或循环水量，实时获得保障供水温度t w2的经济背压p c2。
计算确定当2#机组所有排汽都进入热网凝汽器时的最高背压p c2,max。若根据供水温度t w2确定的2#机组背压p c2大于最高背压p c2,max时，则2#机组维持最高背压运行，调节1#机组背压p c1保供热；优化计算中，首先判断p c2是否大于p c2,max，若否，则实施上述的1#机组在最佳背压下运行、调节2#机组背压p c2保障供水温度t w2的优化方案；若是，则实施下述的2#机组最高背压p c2,max运行、调节1#机组背压p c1保证供水温度t w2的优化方案。
实施2#机组最高背压p c2,max运行，调节1#机组背压p c1保障供水温度t w2的优化方案；根据供水温度t w2和2#机组最高背压p c2,max计算得到1#机背压p c1及其对应的温度t c1，然后通过热平衡计算得到1#机组最高背压p c1,max对应的t c1,max，若｜t c1-t c1,max｜>1.5，表示高背压供热不能满足供热负荷需求，切换至抽汽供热模式，若｜t c1-t c1,max｜≤1.5，则根据热平衡计算得到1#热网凝汽器进汽流量D c1,1、1#机乏汽凝汽器进汽流量D c1,2及1#乏汽凝汽器冷却工质流量D a1,op，根据D c1,2确定蝶阀Fc1,2开度，蝶阀Fc1,1开度不调整，处于全开状态，再依据Da1,op调整1#机冷却空气量或循环水量，获得保障供水温度t w2的背压p c1；此时，2#机背压为最高背压p c2,max，2#机排汽全部进入2#热网凝汽器，蝶阀Fc2,2全关，蝶阀Fc2,1全开，2#乏汽凝汽器冷却工质流量D a2,op为0。
Claims (5)
1.一种热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述优化方法是在热电厂两台机组高背压串联供热时，当1#机组排汽量为D c1、2#机组排汽量D c2、循环水量D w及回水温度t w0下，协同优化1#机组背压p c1和2#机组背压p c2，保障供水温度t w2，使发电量最大化，供热能耗最小化；具体优化方法如下：
（1）首先优化1#机组最佳背压下运行，调节2#机组背压至保障供水温度的最经济背压；
（2）若2#机组背压已经调节到最高背压p c2,max仍不能满足供水温度要求，则2#机组在最高背压下运行，调节1#机组背压至保障供水温度的最经济背压。
2.如权利要求1所述的热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述1#机组最佳背压p c1,op是根据机组排汽流量D c1和环境温度T 0如下确定：
其中，a 1=0.29-0.31； a 2=0.139-0.141；a 3=0.0169-0.0171；a 4=0.0080-0.0081；a 5=0.00068-0.000684
T 0为环境温度
p c1,d和D c1,d分别为1#机组设计背压和设计排汽流量。
3.如权利要求1所述的热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述
调节2#机组背压至保障供水温度的最经济背压是根据供水温度t w2确定：
t c2=t w2+δt 2
其中，t c2为p c2对应的饱和温度，2#热网凝汽器传热端差δt 2=2℃-3℃。
4.如权利要求1所述的热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述
2#机组在最高背压下运行是当2#机组所有排汽D c2都进入热网凝汽器时的最高背压，其根据如下公式求得：
1#机组最佳排汽温度t c1,op：
1#机组热网凝汽器出口循环水温t w1：
其中，1#热网凝汽器传热端差δt 1=2℃-3℃
2#机组最高排汽温度t c2,max：
t c2,max对应的汽化潜热和压力分别为：
5.如权利要求1所述的热电机组高背压供热优化方法，其特征在于：所述调节1#机组背压至保障供水温度的最经济背压是根据供水温度t w2和2#机组最高背压p c2,max确定；
首先，根据t w2、r 2,max(由p c2,max唯一确定)，求2#热网凝汽器进口水温t w1：
然后根据t w1求1#机组排汽温度t c1和排汽压力p c1：
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