CN113449995B - 一种火电厂综合能耗的评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电厂综合能耗的评估方法，其包括锅炉侧综合指标在线显示和汽机侧综合指标在线显示。本发明利用火电厂厂级监控信息系统在线实时显示功能，利用公式计算将综合能耗实时显示在SIS画面，专业人员可根据此系统评估当前机组运行状态，运行人员可根据SIS实时综合能耗数据进行方向性调整，也可以通过此系统进行机组经济性寻优调整试验，保证发电机组不同负荷下最优运行方式。
Description
技术领域
本发明属于火电厂能耗评估技术领域，具体涉及一种火电厂综合能耗的评估方法。
背景技术
火电厂正常运行期间，机组运行参数众多，为了保证机组的经济性运行，降低发电煤耗，提高运行人员调整的积极性，现阶段大部分电厂采用主要经济指标考核办法，主要包括主蒸汽汽温度、再热蒸汽温度、排烟温度、飞灰可燃物、真空度、厂用电率等参数，此方法以单一小指标为主，以单一参数完成得分率排名后进行奖励，此方法具有一定的局限性、片面性和滞后性，对于正常运行中与其他参数耦合度低的参数如主、再热温度有效性较好，但是由于火电厂机组运行是一个复杂的动态运行系统，往往调整一个参数向正方向变化会引起另一个参数向负方向发展，例如降低锅炉送风量会降低机组厂用电率，但是会引起锅炉飞灰含碳量的上升；提高直接空冷机组风机频率会降低机组背压值，但是会引起机组厂用电率的上升。如果采取单一指标考核的方法并不能将机组经济性最大化，即将火电机组发电煤耗降至最低水平，如何利用一种方法将互相耦合性比较强的参数统一化、可视化成为一种迫切的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种火电厂综合能耗的评估方法，可以更为全面和科学的评估火电厂综合能耗，对调控降耗提供有利高效的在线实时指导。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案为：
锅炉侧综合能耗指标=排烟温度*a+飞灰含碳量*b+CO值/100*c+风机耗电率*d+磨煤机耗电率*d；
其中，a为火电厂锅炉排烟温度变化1℃时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；b为锅炉飞灰含碳量变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；c为锅炉烟气内一氧化碳CO值每升高100mg/m3时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；d为机组设备耗电率变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh。
进一步地，排烟温度为经过锅炉空气预热器后排出的热烟气的温度，单位为℃；飞灰含碳量为煤粉在炉膛燃烧后飞灰中的未完全燃烧的煤粉量所占百分比；CO值为锅炉烟气中可燃气体一氧化碳CO所占百分比；风机耗电率为锅炉侧送风机、引风机和一次风机实时功率和机组实时有功功率百分比值；磨煤机耗电率为锅炉侧磨煤机电机实时功率和机组实时有功功率百分比值。
进一步地，还包括汽机侧综合能耗指标，所述汽机侧综合能耗指标=机组背压*X+空冷岛耗电率*d；
其中，X为不同电负荷下背压变化1kPa时影响的发电煤耗变化量修正系数，d为机组设备耗电率变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh。
进一步地，X=f(x)。
进一步地，x为火电机组当前发电实时功率，单位为MW；f(x)表示为火电机组不同发电负荷下背压变化1kPa时影响的发电煤耗量变化修正系数的函数关系，此函数关系可根据汽机空冷岛性能试验数据进行数据拟合得出。
进一步地，机组背压为汽轮机排汽压力值，单位为kPa；空冷岛耗电率为汽轮机所有空冷变压器实时功率和机组实时有功功率百分比值。
进一步地，锅炉侧综合能耗指标和汽机侧综合能耗指标的计算结果实时显示在SIS画面中。
本发明基于火电厂厂级监控信息系统（Supervisory Informatian System简称SIS），引进锅炉侧、汽机侧能耗综合指标概念，将锅炉侧、汽机侧各参数变化通过公式计算最终转化为对发电煤耗的影响，通过SIS在线实时显示、实时调整，保证机组经济运行最大化。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过特定的科学方法将锅炉、汽机侧耦合性较强的参数统一转化为对发电煤耗的影响，可以从整体上，客观准确的评估火电厂综合能耗，能够更好的指导火电厂调控参数以确实降低发电煤耗。
（2） 利用火电厂厂级监控信息系统在线实时显示功能，将综合能耗结果实时显示在SIS画面，运行人员可根据此系统进行实时方向性调整指导，并通过此系统进行相同机组横向之间的比较，也可以通过此系统进行相关负荷下的经济性试验，得到发电机组经济性最优的运行方式。
附图说明
图1 本发明实施例1中，#5机组负荷313MW时SIS画面中显示的综合能耗实时值；
图2本发明实施例2中，调整前SIS画面中显示的机组运行状态参数；
图3本发明实施例2中，第一次调整试验后SIS画面中显示的机组运行状态参数；
图4本发明实施例2中，第二次调整试验后SIS画面中显示的机组运行状态参数。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详述，但本发明的范围并不仅仅局限于此，其要求保护的范围记载于权利要求的权项中。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，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，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本实施例主要介绍综合评价当前机组运行经济性运行状态，本实例机组为本公司#5发电机组，锅炉型式为单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道、平衡通风、超临界燃煤锅炉，锅炉设置两台一次风机和两台送、引风机及六台磨煤机制粉系统，配套汽轮机型式为直接空冷凝汽式，采用56台空冷风机进行机组排汽冷却。本公司同步配备火电厂厂级监控信息系统且数据实时同步本厂DCS系统，准确度高。
本实施例提供了一种火电厂综合能耗的评估方法，锅炉侧综合能耗指标=排烟温度*a+飞灰含碳量*b+CO值/100*c+风机耗电率*d+磨煤机耗电率*d；
其中，a为火电厂锅炉排烟温度变化1℃时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；b为锅炉飞灰含碳量变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；c为锅炉烟气内一氧化碳CO值每升高100mg/m3时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；d为机组设备耗电率变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh。
排烟温度为经过锅炉空气预热器后排出的热烟气的温度，单位为℃；飞灰含碳量为煤粉在炉膛燃烧后飞灰中的未完全燃烧的煤粉量所占百分比；CO值为锅炉烟气中可燃气体一氧化碳CO所占百分比；风机耗电率为锅炉侧送风机、引风机和一次风机实时功率和机组实时有功功率百分比值；磨煤机耗电率为锅炉侧磨煤机电机实时功率和机组实时有功功率百分比值。
利用上述公式进行计算：#5锅炉侧综合能耗指标=排烟温度*a+飞灰含碳量*b+CO值/100*c+风机耗电率*d+磨煤机耗电率*d；
其中：系数a=0.16，b=1.248，c=0.096，d=3.2。此系数根据本公司机组锅炉性能试验数据得出。锅炉排烟温度实时值数据采自SIS系统内排烟温度A、B侧共计6个温度测点平均值；飞灰含碳量实时值采自SIS系统内A、B侧飞灰测点平均值；CO值采自SIS系统A、B侧CO测点平均值；风机耗电率和磨煤机耗电率进行实时计算，数据取自SIS系统，计算公式为实时功率
，U为电动机实时电压，I为电动机实时电流值，cosφ为电动机功率因数。
本发明还提供了汽机侧综合能耗指标，所述汽机侧综合能耗指标=
机组背压*X+空冷岛耗电率*d；其中，X为不同电负荷下背压变化1kPa时影响的发电煤耗变化量修正系数，d为机组设备耗电率变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh。
X=f(x)。
x为火电机组当前发电实时功率，单位为MW；f(x)表示为火电机组不同发电负荷下背压变化1kPa时影响的发电煤耗量变化修正系数的函数关系，此函数关系可根据汽机空冷岛性能试验数据进行数据拟合得出。
机组背压为汽轮机排汽压力值，单位为kPa；空冷岛耗电率为汽轮机所有空冷变压器实时功率和机组实时有功功率百分比值。#5汽机侧综合能耗指标=机组背压*X+空冷岛耗电率*d
其中：f(x)=0.00001120*P*P-0.01365105*P+5.16381586，P为发电机有功功率，数据取自SIS系统，此函数关系式利用本公司空冷岛性能试验数据采用数据拟合得出的一种数学方程式。空冷岛耗电率实时计算，数据取自SIS系统，计算公式为实时功率
，U为空冷风机变压器实时电压，I为空冷风机变压器实时电流值，cosφ为空冷风机变压器功率因数。
本实施例#5机组负荷313MW时，综合能耗实时值见附图1中相关部分,其中炉侧综合能耗指标见附图1中“炉侧合计”，机侧综合能耗指标见附图1中“机侧合计”。
确定机组经济性运行基准值，当运行参数低于基准值时代表机组处于经济性较优状态，否则处于较差状态，基准值确定方法见以下说明。
其中：排烟温度基准值取上年平均值减5℃，本年#5机组139℃；飞灰可燃物取上年平均值减0.5%，本年#5机组4.2%；CO基准值取100；风机耗电率基准值1.8%；磨煤机耗电率基准值0.9%；机组背压基准值取9kPa；空冷岛耗电率基准值取0.8%。
备注：本实施例中基准值数据确定参考原则为本公司本机组年度目标值和本集团公司优秀节约环保型燃煤发电厂标准数据。
本实施例#5机组负荷313MW时，综合能耗实时值见附图1左侧相关部分，其中炉侧综合能耗指标为炉侧合计35.10g/kWh，机侧综合能耗指标为机侧合计17.58g/kWh。
由本实施例附图1中机组运行参数能耗实时值和基准值可得出结论：锅炉侧排烟温度、飞灰含碳量及CO排放值折算发电煤耗小于基准值折算发电煤耗，处于较优经济性状态，锅炉侧风机耗电率以及磨煤机耗电率大于基准值折算发电煤耗，处于较差经济性状态，炉侧综合能耗指标整体处于基准值范围内，即炉侧整体较优运行状态；机侧综合能耗优于基准值折算煤耗，处于较优运行状态。机组运行人员可根据实时耗差值进行方向性调整。
实施例2
本实施例和实施例1区别在于，本实施例中利用机组稳定负荷550MW状态时，进行机组经济性寻优试验，确定机组最佳运行方式，为方便实施例说明，本次实施例以机组综合能耗指标寻优为例说明。
机组运行状态参数见附图2：空冷风机频率50HZ运行，机组背压实时值11.47kPa，空冷风机耗电率实时值0.65%，机侧综合指标较基准值差值为2.09，由于机组负荷较高，机组运行经济性较差。
本实施例第一次调整试验见附图3，将空冷风机频率由50HZ降至45HZ，稳定10分钟后，机组背压11.92 kPa，空冷风机耗电率实时值0.48%，机侧综合指标较基准值差值为2.02，优于空冷风机50HZ运行状态。
本实施例第二次调整试验见附图4，将空冷风机频率由45HZ降至40HZ，稳定10分钟后，机组背压12.63 kPa，空冷风机耗电率实时值0.35%，机侧综合指标较基准值差值为2.34，劣于空冷风机50HZ及45HZ运行状态。
由上得出：当前环境温度，机组负荷550MW时，机组背压并不是越低越好，空冷风机频率存在最优转速。
备注：本实施例为了简明指出调整方向，实施例空冷风机频率降低试验并未按较小转速间隔进行调整，机组运行实际试验时，可进行多频率空冷风机试验，寻找机组最优运行方式。
本发明公开了一种火电厂综合能耗的评估方法，其包括锅炉侧综合指标在线显示和汽机侧综合指标在线显示。本发明利用火电厂厂级监控信息系统在线实时显示功能，利用公式计算将综合能耗实时显示在SIS画面，专业人员可根据此系统评估当前机组运行状态，运行人员可根据SIS实时综合能耗数据进行方向性调整，也可以通过此系统进行机组经济性寻优调整试验，保证发电机组不同负荷下最优运行方式。
以上实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包换在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种火电厂综合能耗的评估方法，其特征在于：锅炉侧综合能耗指标=排烟温度*a+飞灰含碳量*b+CO值/100*c+风机耗电率*d+磨煤机耗电率*d；
其中，a为火电厂锅炉排烟温度变化1℃时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；b为锅炉飞灰含碳量变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；c为锅炉烟气内一氧化碳CO值每升高100mg/m3时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh；d为机组设备耗电率变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂综合能耗的评估方法，其特征在于：排烟温度为经过锅炉空气预热器后排出的热烟气的温度，单位为℃；飞灰含碳量为煤粉在炉膛燃烧后飞灰中的未完全燃烧的煤粉量所占百分比；CO值为锅炉烟气中可燃气体一氧化碳CO所占百分比；风机耗电率为锅炉侧送风机、引风机和一次风机实时功率和机组实时有功功率百分比值；磨煤机耗电率为锅炉侧磨煤机电机实时功率和机组实时有功功率百分比值。
3.根据权利要求1所述的一种火电厂综合能耗的评估方法，其特征在于：还包括汽机侧综合能耗指标，
所述汽机侧综合能耗指标=机组背压*X+空冷岛耗电率*d；
其中，X为不同电负荷下背压变化1kPa时影响的发电煤耗变化量修正系数，d为机组设备耗电率变化1%时影响的发电煤耗变化量，单位为g/kWh。
4.根据权利要求3所述的一种火电厂综合能耗的评估方法，其特征在于：X=f(x)。
5.根据权利要求4所述的一种火电厂综合能耗的评估方法，其特征在于：x为火电机组当前发电实时功率，单位为MW；f(x)表示为火电机组不同发电负荷下背压变化1kPa时影响的发电煤耗量变化修正系数的函数关系，此函数关系可根据汽机空冷岛性能试验数据进行数据拟合得出。
6.根据权利要求3所述的一种火电厂综合能耗的评估方法，其特征在于：机组背压为汽轮机排汽压力值，单位为kPa；空冷岛耗电率为汽轮机所有空冷变压器实时功率和机组实时有功功率百分比值。
7.根据权利要求1或3所述的一种火电厂综合能耗的评估方法，其特征在于：锅炉侧综合能耗指标和汽机侧综合能耗指标的计算结果实时显示在SIS画面中。
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