CN113434804B - 一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，涉及燃煤电厂热电联产领域，方法包括：计算汽轮机不同抽汽压力下的抽汽系数；将汽轮机额定工况下抽汽点后各级轴功率之和与总轴功率的比值作为抽汽系数；获取汽轮机热耗数据，根据所述抽汽系数和热耗数据，计算出汽轮机的热功比；获取纯凝工况发电煤耗数据，遵循好处归热原则，以相同汽机负荷下供热发电煤耗与纯凝发电煤耗一致为前提，根据所述汽轮机的热功比和纯凝工况发电煤耗，计算出汽轮机在不同抽汽压力下的真实供热煤耗。本发明通过好处归热的计算方法，在计算过程中考虑了抽汽压力、负荷系数和热耗数据，得出了真实的供热煤耗。

Description

一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法

技术领域

本发明涉及燃煤电厂热电联产领域，尤其涉及一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法。

背景技术

热电联产是指发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机做过功的蒸汽对用户供热的生产方式，即同时生产电能和热能的工艺过程，较之分别生产电、热能方式节约燃料。这样在核算煤耗成本时自然而然地就会涉及到供热燃料煤耗成本。

现有的热电联产机组供热燃料煤耗成本计算方法，主要以好处归电方法为主。

然而，好处归电热电联产机组供热燃料煤耗成本计算方法却没有考虑负荷抽汽系数和热耗数据，不能真实反映汽轮发电机组的供热煤耗成本，从而导致最终的供热煤耗数据不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，解决了现有热电联产机组供热煤耗计算方法无法真实反映汽轮发电机组的供热煤耗成本的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，所述方法包括：

计算汽轮机不同抽汽压力下的抽汽系数；将汽轮机额定工况下抽汽点后各级轴功率之和与总轴功率的比值作为抽汽系数；

获取汽轮机热耗数据，根据所述抽汽系数和热耗数据，计算出汽轮机的热功比；

获取发电煤耗数据，遵循好处归热原则，以相同汽机负荷下供热发电煤耗与纯凝发电煤耗一致为前提，根据所述汽轮机的热功比和发电煤耗，计算出汽轮机在不同抽汽压力下的真实供热煤耗。

优选地，计算汽轮机不同抽汽压力下的抽汽系数，包括：

获取中压缸、低压缸各级压力及抽汽系数生成趋势线函数，得到抽汽系数计算公式；抽汽系数计算公式如下：

其中：K₁为抽汽系数，P为抽汽压力，N为负荷系数，根据额定负荷下的压力以及趋势线函数得到；

获取各负荷下的压力；

基于所述各负荷下的压力以及所述抽汽系数计算公式，得到相应负荷下的抽汽系数。

优选地，获取各负荷下的压力之后，还包括：根据汽机负荷系数对压力进行修正。

优选地，根据所述抽汽系数和热耗数据，计算出汽轮机的热功比，包括：

考虑冷源损失和其他损失，根据所述抽汽系数和热耗数据，通过如下公式计算热耗汽轮机的热功比，

K₂＝(1-3600/q+K₁×3600/q-0.05)/(K₁×3600/q)

其中：K₂为热耗汽轮机的热功比公式，q为汽轮机热耗。

优选地，所述冷源损失包括低压缸排汽和加热器疏水组成的主热力循环的损失和小汽机排汽和轴加疏水组成的辅助热力循环的损失。

优选地，真实供热煤耗的计算公式为：

b_r＝1000/K₂/3.6×b_f/1000＝b_f/K₂/3.6

其中：b_r为真实供热煤耗，b_f为发电煤耗。

本发明的有益效果在于：

本发明通过好处归热的计算方法，在计算过程中考虑了负荷、抽汽压力和热耗数据，得出了真实的供热煤耗。是计算供热成本的合理方法，该方法通过简化抽汽系数的计算方法简化了热力计算过程，同时可与常规好处归电算法统一。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法流程图。

图2为中压缸、低压缸各级压力及抽汽系数生成趋势线函数图。

图3为不同抽汽压力下的的抽汽系数图。

图4为实施例中抽汽系数图。

图5为实施例中不同负荷和压力下的抽汽系数图。

图6为实施例中循环吸热能图。

图7为实施例中真实供热煤耗图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供一种技术方案：一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，方法如图1所示，包括：

计算汽轮机不同抽汽压力下的抽汽系数；将汽轮机额定工况下抽汽点后各级轴功率之和与总轴功率的比值作为抽汽系数；

获取中压缸、低压缸各级压力及抽汽系数生成趋势线函数，得到抽气系数计算公式；抽汽系数计算公式如下：

其中：K₁为抽汽系数，P为抽汽压力，N为负荷系数，根据额定负荷下的压力以及趋势线函数得到；

获取各负荷下的压力，根据汽机负荷系数对压力进行修正。

基于各负荷下的压力以及抽气系数计算公式，得到相应负荷下的抽气系数。

获取汽轮机热耗数据，根据抽汽系数和热耗数据，计算出汽轮机的热功比；考虑冷源损失和其他损失，根据抽汽系数和热耗数据，通过如下公式计算热耗汽轮机的热功比，

K₂＝(1-3600/q+K₁×3600/q-0.05)/(K₁×3600/q)

其中：K₂为热耗汽轮机的热功比公式，q为汽轮机热耗。

冷源损失包括低压缸排汽和加热器疏水组成的主热力循环的损失和小汽机排汽和轴加疏水组成的辅助热力循环的损失。

获取发电煤耗数据，遵循好处归热原则，以相同汽机负荷下供热发电煤耗与纯凝发电煤耗一致为前提，根据汽轮机的热功比和发电煤耗，计算出汽轮机在不同抽汽压力下的真实供热煤耗。真实供热煤耗的计算公式为：

b_r＝1000/K₂/3.6×b_f/1000＝b_f/K₂/3.6

其中：b_r为真实供热煤耗kg/Gj，b_f为发电煤耗g/kWh

实施例

为表征汽轮机不同位置抽汽做功的能力，采用抽汽系数概念:抽汽有效焓降/总焓降。为简化复杂的焓降计算，采用一种方便的抽汽系数计算方法:

汽轮机出厂有额定工况下各级温度、压力及功率数据，轴功率相当于有效焓降,抽汽点后各级轴功率之和与总轴功率的比值是一个小于等于1的系数，该系数相当于抽汽系数。

某300MW机组各级功率和级前压力，并按上述方法得到的抽汽系数如图4所示，在此将中压缸、低压缸各级压力及抽汽系数生成趋势线函数如图2所示：

级前压力函数已知压力P，解方程得到X值；把X值代入抽汽系数函数，得到不同压力的抽汽系数关系式：

上面关系式是额定工况下的,在纯凝工况的不同负荷下,同一位置的抽汽系近似不变,抽汽压力与负荷系数近似线性关系。为分析不同负荷下的抽汽系数,需将抽汽压力折算为额定负荷下的压力,得到新的关系式：

对于抽汽压力可调控的机组，在实际运行中抽汽压力偏离纯凝工况很大，必须根据汽机负荷系数对压力进行修正。

不同抽汽压力下的的抽汽系数如图3，对于不同类型的湿冷机组，因末端参数相差不大，初参数等级一致的机组抽汽压力与抽汽系数关系式可通用。初参数等级不同的机组需重新建立系式。

为区别不同工况下供热能量可转化的电能占整台机组电功率的比例，根据汽机厂数据拟合出一个通用的抽汽系数计算公式：

例如：75％负荷下的抽汽压力和抽汽系数：

按上面公式计算不同负荷和压力下的抽汽系数如图5所示。

循环吸热能＝发电能+冷源损失+机电损失,冷源损失主要有两部分,一部分是低压缸排汽和加热器疏水组成的主热力循环的损失；一部分是小汽机排汽和轴加疏水组成的辅助热力循环的损失。供热抽汽可减少冷源损失，减少的部分是主热力循环部分的冷源损失，小汽机排汽冷源损失占总吸热量的3％，机电损失及其他占总吸热量的2％，这5％的能量损失与供热抽汽无关，该数据依据此处省略。

根据抽汽系数和机组的热耗数据,供热负荷与当量电负荷比值的计算方法：

K2＝(1-3600/q+K1×3600/q-0.05)/(K1×3600/q)

K2-热负荷与当量电负荷的比值；q-汽轮机热耗Kj/kWh；

以中压缸排汽供热为例：假定汽轮机热耗为8000Kj/kWh，中压排汽抽汽率系数为0.37,锅炉效率93％,小机排汽和机电损失5％,管道效率忽略。

发电能占比：3600/8000＝0.45

主热力循环冷源损失占比：1-0.45-0.05＝0.5

抽汽供热量中有效能占比：0.45*0.37＝0.1665

抽汽供热量与做功能力的热功比：(0.1665+0.5)/0.1665＝4.0

循环吸热能如图6所示。

真实供热煤耗与发电煤耗的换算关系：

b_r＝1000/K₂/3.6×b_f/1000＝b_f/K₂/3.6

其中：b_r为真实供热煤耗，b_f为发电煤耗。

例如：

纯凝发电煤耗:8000/0.93/29.308＝293.5g/kWh

供热煤耗:1000/4.0/3.6*293.5/1000＝19.93Kg/Gj

这种方法得到的是纯凝发电煤耗不变下的供热煤耗。

根据这个算法可以得到不同热耗汽机在不同抽汽压力下的供热煤耗，汽轮机的热耗是随负荷变化的,取75％负荷对应的汽机热耗计算出真实供热煤耗如图7所示，抽汽压力越高供热煤耗越大，汽机热耗越高供热煤耗越小。

统计上的供热煤耗是好处归电原则下计算的，不能真实反映机组的供热成本，以相同汽机负荷下供热发电煤耗与纯凝发电煤耗一致为前提，得到真实的供热煤耗，是计算供热成本的合理方法，该方法极大简化了热力计算过程，同时可与常规好处归电算法统一。

通过该算法，理清了供热机组变工况效率分析的难题,纯凝工况汽机热耗是试验已知的,抽汽参数及汽轮机负荷和热负荷变化对供热成本煤耗的影响如下：

此式

适用于亚临界、湿冷、汽动给水泵机组,其他参数等级机组需按相同的方法建立新关系式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，其特征在于，所述方法包括：

计算汽轮机不同抽汽压力下的抽汽系数K₁，包括获取中压缸、低压缸各级压力及抽汽系数生成趋势线函数，得到抽汽系数计算公式；

具体的：

获取各负荷下的压力；

基于所述各负荷下的压力以及所述抽汽系数计算公式，得到相应负荷下的抽汽系数K₁；

抽汽系数计算公式如下：

其中：K₁为抽汽系数，P为抽汽压力，N为负荷系数；

根据额定负荷下的压力以及趋势线函数得到额定工况下抽汽系数的关系式如下：

获取汽轮机热耗数据，根据所述抽汽系数K₁和热耗数据，计算出汽轮机的热功比；

获取发电煤耗数据，遵循好处归热原则，以相同汽轮机负荷下供热发电煤耗与纯凝发电煤耗一致为前提，根据所述汽轮机的热功比和发电煤耗，计算出汽轮机在不同抽汽压力下的真实供热煤耗。

2.根据权利要求1所述的基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，其特征在于，获取各负荷下的压力之后，还包括：根据汽轮机负荷系数对压力进行修正。

3.根据权利要求1所述的基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，其特征在于，根据所述抽汽系数和热耗数据，计算出汽轮机的热功比，包括：

考虑冷源损失和其他损失，根据所述抽汽系数和热耗数据，通过如下公式计算热耗汽轮机的热功比，

K₂＝(1-3600/q+K₁×3600/q-0.05)/(K₁×3600/q)

其中：K₂为热耗汽轮机的热功比公式，q为汽轮机热耗，单位为kj/kwh。

4.根据权利要求3所述的基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，其特征在于：所述冷源损失包括低压缸排汽和加热器疏水组成的主热力循环的损失，小汽轮机排汽和轴加疏水组成的辅助热力循环的损失。

5.根据权利要求3所述的基于发电煤耗不变的供热煤耗计算方法，其特征在于，真实供热煤耗的计算公式为：

b_r＝1000/K₂/3.6×b_f/1000＝b_f/K₂/3.6

其中：b_r为真实供热煤耗，单位为Kg/Gj；b_f为纯凝工况发电煤耗，单位为g/kwh。

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