CN114263899B - 一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法，母管制供热机组的蒸汽母管连接n台锅炉，蒸汽压力和蒸汽温度随锅炉蒸汽流量变化，包括以下步骤：a.设定目标蒸汽压力P₀和目标蒸汽温度T₀，对应的目标焓值为H₀(T₀，P₀)，单位为KJ/Kg。本申请中，在针对母管制供热机组的负荷调节时，将供热机组的负荷变化转化为锅炉机组目标出力与等效出力的计量，再根据目标出力与等效出力的差值，作为锅炉负荷分配的总调节量，从而合理分配给不同的锅炉机组，每台锅炉机组根据所分配的负荷调节量进行相应的负荷控制，最终实现母管制供热锅炉机组负荷分配的直接控制调整，以利于热电联产机组的优化运行。

Description

一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法

技术领域

本发明涉及火力发电及热力生产和供应技术领域，尤其涉及一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法。

背景技术

负荷的优化控制是影响着电厂各机组安全经济运行的重要问题，对于一般的燃煤锅炉，当机组变工况的情况下，在整个负荷变化范围内，汽轮机进气调节汽门全开，完全由锅炉改变主蒸汽压力来适应机组负荷的变化。

对于热电联产机组而言，现如今一些中、小型凝汽式电厂和供热式电厂多采用母管制系统，将多台给水和过热蒸汽参数相同的机组分别用公用管道将给水和过热蒸汽联在一起，便于对于机组调频的优化控制。母管蒸汽总需求量发生变化时，根据蒸汽母管内压力偏差，传递给各锅炉机组偏差调节信号，所有负荷锅炉以当前调压锅炉组的实际总蒸发量为被调量，自动调整调压锅炉组的实际总蒸发量达到给定值的要求。

目前母管制供热机组负荷优化方法的问题是母管制供热机组所面临的主要问题，根据目前研究的情况，用于母管制机组优化的方法主要有以下几种类型：

1)等微增率法是先列出特性方程式，求出各机在某一负荷下的总的消耗，让负荷分配使总的消耗最小，得出当各机的微增率相等，满足这一条件的各机负荷即经济负荷分配。

2)线性规划法建立了基于线性规划法的机组负荷优化分配模型，利用MATLAB工具箱中线性规划求解函数，得出了负荷分配结果。

3)遗传算法是美国密执安大学J.Holland教授及其学生基于生物遗传和进化机制创造出的遗传算法，王庆丽等采用实数编码进行实际机组的优化，避免了传统遗传算法采用二进制编码所面临的罚函数的设计与盲目性，改善了算法的精度与收敛性，应用于火电厂经济调度。

4)模拟退火算法是从现实生活中固体退火过程得到的启发抽象出的一种优化算法。在实际负荷优化过程中，将能量看成要求解的目标函数，所以问题就变成寻找能量的最低点。

5)粒子群优化算法与遗传算法相类似也是一种基于迭代的优化方法。该方法收敛的速度较快、具有本质的并行性等优点，李勇等学者曾提出了基于繁殖粒子群优化算法，改善了算法的优化时间以及避免陷入局部最优。

6)人工神经网络法是基于计算机仿真而实现的对人类大脑的一种物理结构上的抽象、简化和模拟。其应用于负荷经济调度中的思路为首先把单台机组的历史运行数据作为训练样本,用神经网络进行训练建立机组的运行特性模型。

综上，针对母管制供热机组负荷分配的控制仍需根据蒸汽压力偏差进行调节，难以实现母管制供热机组不同台锅炉负荷的最佳调节，缺乏机组负荷分配的控制策略的具体实施路径。

本申请根据母管制供热机组的特点，建立一种热电联产机组锅炉等效出力的计量方法，用于实现对机组的负荷优化分配的直接控制。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法，所述母管制供热机组的蒸汽母管连接n台锅炉，蒸汽压力和蒸汽温度随锅炉蒸汽流量变化，包括以下步骤：

a.设定目标蒸汽压力P₀和目标蒸汽温度T₀，对应的目标焓值为H₀(T₀，P₀)，单位为KJ/Kg；

测定某一时刻各锅炉的实际蒸汽流量、实际蒸汽压力和实际蒸汽温度，其中一台锅炉1在测定时刻的实际蒸汽压力表示为P₁，实际蒸汽温度表示为T₁，实际蒸汽流量表示为Q₁，单位为t/h，锅炉1的蒸汽在测定时刻的压力和温度下对应的实际焓为H₁(P₁，T₁)，单位为KJ/Kg；

b.定义一个等效出力，其单位为蒸汽流量单位t/h，等效出力用Q_d表示，其中一台锅炉1的等效出力表示为Q_d1；针对测定时刻的实际蒸汽流量，计算出锅炉1当前蒸汽流量下对应的等效出力为：

定义一个目标出力，其单位为蒸汽流量单位t/h，目标出力用Q₀表示，其中一台锅炉1的目标出力表示为Q₀₁；针对测定时刻实际蒸汽流量，计算出锅炉1当前蒸汽流量下对应的目标出力为:

将求得的锅炉1的目标出力和等效出力作差，即为下式：

ΔQ₁＝|Q₀₁-Q_d1|

根据上述计算目标出力和等效出力的差值的方法，依次计算锅炉2至锅炉n的目标出力与等效出力的差值ΔQ₂，…，ΔQ_n，然后，计算机组母管内目标出力与等效出力的总差值，即：

ΔQ_总＝ΔQ₁+ΔQ₂+…+ΔQ_n

c.将求得的总差值ΔQ_总作为锅炉机组负荷分配的总调节量，随后合理分配给不同的锅炉机组，每台锅炉机组根据所分配的负荷调节量进行负荷控制，从而实现负荷分配的直接控制调整。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本申请中，在针对母管制供热机组的负荷调节时，将供热机组的负荷变化转化为锅炉机组目标出力与等效出力的计量，再根据目标出力与等效出力的差值，作为锅炉负荷分配的总调节量，从而合理分配给不同的锅炉机组，每台锅炉机组根据所分配的负荷调节量进行相应的负荷控制，最终实现母管制供热锅炉机组负荷分配的直接控制调整，以利于热电联产机组的优化运行。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的计量方法流程示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的实例一的某电厂三炉两机母管制供热机组结构示意图。

具体实施方式

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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法，包括的内容有：

a.某热电厂共有3台220t/h锅炉、2台50MW汽轮发电机组，其炉机运行方式为以供热为主发电为辅的母管制运行方式。

初始状态为：1#炉(220t/h)带满负荷运行，2#炉(220t/h)带90％负荷(约200t/h)，3#炉(220t/h)带80％负荷(约180t/h)；

设定的蒸汽压力、温度随锅炉蒸汽流量变化，则对应的蒸汽压力、温度分别为P₀(Q)、T₀(Q)；

b.假定对于升负荷调节，在某时刻，1#炉内的蒸汽流量为Q₁，此时蒸汽压力为P₁，蒸汽温度为T₁，蒸汽在当前压力和温度下对应的焓为H₁(P₁，T₁)，则当前实际蒸汽流量与蒸汽在当前压力和温度下的焓的乘积为Q₁×H₁(P₁，T₁)；

c.针对当前的实际流量，在设定的蒸汽压力P₀和蒸汽温度T₀下，蒸汽焓值为H₀(P₀，T₀)，从而根据上述的步骤(5)，计算出当前蒸汽流量下对应的等效出力为：

d.此时我们针对当前实际流量，在设定的蒸汽压力P₀和温度T₀下，根据上述的步骤(6)计算的目标出力为：

e.将步骤c和步骤d中求得的目标出力和等效出力作差，即为下式：

ΔQ₁＝|Q₀₁-Q_d1|

f.同理，根据步骤e所述求得的求解目标出力与等效出力的差值的方法，依次求解2#炉和3#炉的目标出力与等效出力的差值，则求解机组母管内总的目标出力与等效出力的差值，即：

ΔQ＝ΔQ₁+ΔQ₂+ΔQ₃＝27.9t/h

g.利用步骤f求得的出力差量27.9t/h，作为当前连接到母管上的所有锅炉的负荷总调节量，将该负荷总调节量合理分配给母管上不同的锅炉机组，每台锅炉机组根据所分配的负荷调节量进行负荷控制。比如将此时的2#炉增加7.9t/h的蒸汽负荷，3#炉增加20t/h的蒸汽负荷，1#炉不增加负荷。随后增加相应锅炉的煤粉量、风量等，对于无需增减负荷的锅炉机组将不必进行操作，从而实现母管制供热锅炉机组负荷分配的直接控制调整。

经过上述计算可知，本发明所给出的一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法，在母管制供热机组进行负荷调节时，将供热机组的负荷变化转化为锅炉机组目标出力与等效出力的计量，再根据目标出力与等效出力的差值，作为锅炉负荷分配的总调节量，从而合理分配给不同的锅炉机组，每台锅炉机组根据所分配的负荷调节量进行相应的负荷控制，最终实现母管制供热锅炉机组负荷分配的直接控制调整，以利于热电联产机组的优化运行。

实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种热电联产母管制供热机组的锅炉负荷分配方法，所述母管制供热机组的蒸汽母管连接n台锅炉，蒸汽压力和蒸汽温度随锅炉蒸汽流量变化，其特征在于，包括以下步骤：

a.设定目标蒸汽压力P₀和目标蒸汽温度T₀，对应的目标焓值为H₀(T₀，P₀)，单位为KJ/Kg；

测定某一时刻各锅炉的实际蒸汽流量、实际蒸汽压力和实际蒸汽温度，其中一台锅炉1在测定时刻的实际蒸汽压力表示为P₁，实际蒸汽温度表示为T₁，实际蒸汽流量表示为Q₁，单位为t/h，锅炉1的蒸汽在测定时刻的压力和温度下对应的实际焓为H₁(P₁，T₁)，单位为KJ/Kg；

b.定义一个等效出力，其单位为蒸汽流量单位t/h，等效出力用Q_d表示，其中一台锅炉1的等效出力表示为Q_d1；针对测定时刻的实际蒸汽流量，计算出锅炉1当前蒸汽流量下对应的等效出力为：

定义一个目标出力，其单位为蒸汽流量单位t/h，目标出力用Q₀表示，其中一台锅炉1的目标出力表示为Q₀₁；针对测定时刻实际蒸汽流量，计算出锅炉1当前蒸汽流量下对应的目标出力为:

将求得的锅炉1的目标出力和等效出力作差，即为下式：

ΔQ₁＝|Q₀₁-Q_d1|

根据上述计算目标出力和等效出力的差值的方法，依次计算锅炉2至锅炉n的目标出力与等效出力的差值ΔQ₂，…，ΔQ_n，然后，计算机组母管内目标出力与等效出力的总差值，即：

ΔQ_总＝ΔQ₁+ΔQ₂+…+ΔQ_n

c.将求得的总差值ΔQ_总作为锅炉机组负荷分配的总调节量，随后合理分配给不同的锅炉机组，每台锅炉机组根据所分配的负荷调节量进行负荷控制，从而实现负荷分配的直接控制调整。