CN114776401A - 一种干湿联合冷端的运行优化方法及系统 - Google Patents

一种干湿联合冷端的运行优化方法及系统 Download PDF

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荆涛
吕凯
贾明晓
万超
李高潮
韩立
邹洋
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Abstract

本发明公开了一种干湿联合冷端的运行方法及系统，方法包括：设置多个运行工况及多种干湿联合冷端的运行模式；在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取汽轮机组的出力增量、干湿联合冷端的设备电耗以及水耗折合的耗功增量，并将每种运行模式的汽轮机组的出力增量与干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值；在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式，从而充分挖掘了干湿联合冷端运行潜力。

Description

一种干湿联合冷端的运行优化方法及系统
技术领域
本发明涉及汽轮机节能领域，具体涉及一种干湿联合冷端的运行优化方法及系统。
背景技术
直接空冷机组利用空冷风机强制对流冷却汽轮机排汽，建立真空。由于空冷翅片管直接暴露在环境之中，易受脏污影响，常年运行后空冷岛冷却能力下降，实际机组运行背压高于设计值，在夏季运行时机组非满发小时数明显增加。为了降低机组的夏季满发背压，增加机组夏季出力，部分直接空冷机组增设了蒸发式尖峰冷却装置，分流空冷机组部分乏汽，吸收部分热量，从而降低空冷机组整体运行的背压，形成了干湿联合冷端系统。目前该扩大了的冷端系统缺乏精确的操作指导以及运行优化，基本靠经验运行，未能发挥冷端系统运行潜力。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于解决如何优化干湿联合冷端系统的运行方式，从而提供一种干湿联合冷端的运行优化方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种干湿联合冷端的运行优化方法，干湿联合冷端用于对汽轮机组进行降温，干湿联合冷端包括干式冷却系统及湿式冷却系统，运行优化方法包括：设置多个运行工况及多种干湿联合冷端的运行模式；在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取汽轮机组的出力增量、干湿联合冷端的耗功增量，并将每种运行模式的汽轮机组的出力增量与干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值；在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式。
在一实施例中，湿式冷却系统由循环水泵、凝汽器、机力塔、机力塔风机组成。
在一实施例中，设置多个运行工况的过程，包括：对于每个运行工况，干式冷却系统均具有对应的运行负荷，干式冷却系统均具有对应的环境温度。
在一实施例中，干湿联合冷端的运行模式包括：第一运行模式、第二运行模式，第二运行模式包括多个第二运行子模式，其中，将干式冷却系统投入运行、湿式冷却系统切出运行作为第一运行模式；将干式冷却系统投入运行、湿式冷却系统投入运行作为第二运行模式；在每个第二运行子模式下，干式冷却系统投入运行、对应的预设数量的循环水泵投入运行。
在一实施例中，获取干湿联合冷端的耗功增量的过程，包括：将干式冷却系统的耗功增量、循环水泵的耗功增量、机力塔风机的耗功增量、湿式冷却系统的水耗耗功增量，四者之和作为干湿联合冷端的耗功增量。
在一实施例中，得到湿式冷却系统的水耗耗功增量的过程，包括：将试验得到的水耗率与循环水流量的乘积，作为水耗；根据水电价比，将水耗折合为当量损失电耗；将当量损失电耗作为湿式冷却系统的水耗耗功增量。
在一实施例中，得到循环水流量的过程，包括：基于试验得到的循环水流量与循环水泵耗功之间的关系，利用获取的循环水泵耗功，反向得到循环水流量。
第二方面，本发明实施例提供一种干湿联合冷端的运行优化系统，干湿联合冷端用于对汽轮机组进行降温，干湿联合冷端包括干式冷却系统及湿式冷却系统，运行优化系统包括：设置模块，用于设置多个运行工况及多种干湿联合冷端的运行模式；测试模块，用于在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取汽轮机组的出力增量、干湿联合冷端的耗功增量，并将每种运行模式的汽轮机组的出力增量与干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值；优化模块，用于在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第一方面的干湿联合冷端的运行优化方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第一方面的干湿联合冷端的运行优化方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的干湿联合冷端的运行方法及系统，设置多个运行工况及多种干湿联合冷端的运行模式；在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取汽轮机组的出力增量、干湿联合冷端的耗功增量，并将每种运行模式的汽轮机组的出力增量与干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值；在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式，从而充分挖掘了干湿联合冷端运行潜力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的干湿联合冷端的运行方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例提供的湿式冷却系统的拓扑；
图3、4均为本发明实施例提供的机组净出力增量与冷端系统耗功对应关系图；
图5均为本发明实施例提供的干湿联合冷端的优化区间；
图6为本发明实施例提供的干湿联合冷端的运行系统的一个具体示例的组成图；
图7为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种干湿联合冷端的运行优化方法，干湿联合冷端用于对汽轮机组进行降温，干湿联合冷端包括干式冷却系统及湿式冷却系统，如图1所示，运行优化方法包括：
步骤S11：设置多个运行工况及多种干湿联合冷端的运行模式。
具体地，本发明实施例针对干湿联合冷端设置多种运行工况，对于每个运行工况，干式冷却系统均具有对应的运行负荷，干式冷却系统均具有对应的环境温度，即每个运行工况可以包括环境温度、干式冷却系统的运行负荷等参数确定。示例性地，对于干式冷却系统的运行负荷可以从100％额定负荷至50％额定负荷，每10％额定负荷为1个功率点；环境温度10℃起，每4-5℃为一个温度点，不少于5个温度点，例如：运行工况#1，干式冷却系统的运行负荷为100％，环境温度为10℃、15℃等；运行工况#2，干式冷却系统的运行负荷为90％，环境温度为10℃、15℃等；运行工况#3，干式冷却系统的运行负荷为80％，环境温度为10℃、15℃等；以上均用于举例，但并不以此为限制。
进一步地，本发明实施例的湿式冷却系统如图2所示，本发明实施例的干式冷却系统由多组空冷风机构成，湿式冷却系统由循环水泵、凝汽器、机力塔、机力塔风机组成，空冷岛分流部分蒸汽进入凝汽器，通过尖峰冷循环水泵冷却，循环水热水进入机力塔冷却返回凝汽器，形成干湿联合冷却系统。由于循环水泵的数量不限一台，循环水泵每次运行的数量不受限制，因此针对这种情况，本发明实施例干湿联合冷端的运行模式包括：第一运行模式、第二运行模式，第二运行模式包括多个第二运行子模式。
具体地，将干式冷却系统投入运行、湿式冷却系统切出运行作为第一运行模式；将干式冷却系统投入运行、湿式冷却系统投入运行作为第二运行模式；在每个第二运行子模式下，干式冷却系统投入运行、对应的预设数量的循环水泵投入运行。例如：第二运行子模式#1中，投入两台循环水泵；第二运行子模式#2中，投入三台循环水泵；第二运行子模式#3，投入四台循环水泵，以上均用于举例，但并不以此为限制。
步骤S12：在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取汽轮机组的出力增量、干湿联合冷端的耗功增量，并将每种运行模式的汽轮机组的出力增量与干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值。
具体地，本发明实施例针对每种运行工况，对于每种干湿联合冷端的运行模式均进行测试，例如：在运行工况#1下，对运行模式#1、运行模式#2、运行模式#3均进行测试；在运行工况#2下，对运行模式#1、运行模式#2、运行模式#3均进行测试。
具体地，本发明实施例以汽轮机组的出力增量与干湿联合冷端的耗功增量的差值最大为优化目标，为每种运行工况选取最优的运行模式。其中，根据湿式冷却系统由凝汽器、循环水泵、机力塔、机力塔风机组成，耗能设备包括循环水泵以及机力塔风机，此过程需要耗水，通过蒸发吸收乏汽潜热，因此，将干式冷却系统的耗功增量(空冷风机的耗功增量△Nfan)、循环水泵的耗功增量△Npump、机力塔风机的耗功增量△Nf、湿式冷却系统的水耗耗功增量△Nw，四者之和作为干湿联合冷端的耗功增量。
具体地，本发明实施例得到湿式冷却系统的水耗耗功增量的过程，包括：将试验得到的水耗率与循环水流量的乘积，作为水耗；根据水电价比，将水耗折合为当量损失电耗；将当量损失电耗作为湿式冷却系统的水耗耗功增量。其中，基于试验得到的循环水流量与循环水泵耗功之间的关系，利用获取的循环水泵耗功，反向得到循环水流量。
示例性地，本发明实施例通过试验测试得到蒸发式尖峰冷却器系统电耗，主要是循环水泵耗功Npump以及机力塔风机耗功Nf，测试得到不同频率下空冷岛风机总功率Nfan与平均频率f的关系；通过试验测试得到水耗率L，水耗率L定义为损失与循环水流量Qpump之比值，将水耗根据水电价比，折合为当量损失电耗△Nw，即水价为a CNY/t，电价为b CNY/(kWh)，则单位水耗(t/h)折合电耗a/b(kW)，其中通过试验测试得到循环水流量Qpump与循环水泵耗功Npump的对应关系，利用获取的循环水泵耗功Npump，反向得到循环水流量Qpump。
步骤S13：在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式。
具体地，例如，对于运行工况#1，运行模式#1的增量差值大于运行模式#2的增量差值，则将运行模式#1作为运行工况#1的最优运行模式。
基于上述优化方法，本发明实施例以图2为例的拓扑进行测试，假设某电厂600MW等级汽轮机组，湿式冷却系统具有A尖循环水泵、B尖循环水泵，实施以下步骤：
(1)通过试验测试得到蒸发式尖峰冷却器系统电耗，即实际测得A尖循环水泵运行功率为772.02kW，B尖循环水泵运行功率为778.34kW，机力塔风机功率单台约130kW。
(2)通过试验测试得到水耗率L，定义为损失与循环水流量Qpump之比值，实测损失率包括蒸发损失以及飘滴损失等，测量值L＝2％，随着循环水量增大，水损失线性增加。水耗根据水费电费比折算至当量损失电耗。如目前上网电价0.3497元/kWh，水价按每吨1.3元取值，则5000t/h循环水损失折算为371.43kW。(△Nw＝5000×2％×1.3/0.3497＝371.43)
(3)通过试验测试得到循环水流量Qpump与循环水泵耗功Npump的对应关系。
(4)选取100％额定负荷至50％额定负荷，每10％额定负荷为一个试验负荷点，环境温度10℃至环境温度35℃，每5℃设一个试验温度点，总共组成6×5的试验工况矩阵。
(5)以工况矩阵某一点为例。环境温度20℃附近，空冷风机的运行负荷为100％额定负荷，进行尖冷泵开启测试，测得结果如表1及图3所示，由表1及图3可知，在该运行工况下，开启两台尖冷泵运行，ΔNT-△Npump-△Nf-△Nw-△Nfan取得最大值。
表1
Figure BDA0003656881710000091
以工况矩阵某一点为例。环境温度15℃附近，空冷风机的运行负荷为80％额定负荷，进行循环水泵开启测试，测得结果如表2及图4所示，由表2及图4可知，此时尖冷退出，空冷风机运行频率45Hz，ΔNT-△Npump-△Nf-△Nw-△Nfan取得最大值。
表2
Figure BDA0003656881710000101
(6)完成工况矩阵，可以得到不同环境温度不同负荷下，循环水泵启停策略与时机，如表3所示。
表3
Figure BDA0003656881710000102
实施例2
本发明实施例提供一种干湿联合冷端的运行优化系统，干湿联合冷端用于对汽轮机组进行降温，干湿联合冷端包括干式冷却系统及湿式冷却系统，如图6所示，运行优化系统包括：
设置模块1，用于设置多个运行工况及多种干湿联合冷端的运行模式；此模块执行实施例1中的步骤S11所描述的方法，在此不再赘述。
测试模块2，用于在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取汽轮机组的出力增量、干湿联合冷端的耗功增量，并将每种运行模式的汽轮机组的出力增量与干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值；此模块执行实施例1中的步骤S12所描述的方法，在此不再赘述。
优化模块3，用于在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式；此模块执行实施例1中的步骤S13所描述的方法，在此不再赘述。
实施例3
本发明实施例提供一种计算机设备，如图7所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Ramdom Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1的干湿联合冷端的运行优化方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1的干湿联合冷端的运行优化方法。
其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例1中的干湿联合冷端的运行优化方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1的干湿联合冷端的运行优化方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固降硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种干湿联合冷端的运行优化方法，其特征在于，所述干湿联合冷端用于对汽轮机组进行降温，所述干湿联合冷端包括干式冷却系统及湿式冷却系统，所述运行优化方法包括：
设置多个运行工况及多种所述干湿联合冷端的运行模式；
在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取所述汽轮机组的出力增量、所述干湿联合冷端的耗功增量，并将每种运行模式的所述汽轮机组的出力增量与所述干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值；
在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式。
2.根据权利要求1所述的干湿联合冷端的运行优化方法，其特征在于，所述湿式冷却系统由循环水泵、凝汽器、机力塔、机力塔风机组成。
3.根据权利要求2所述的干湿联合冷端的运行优化方法，其特征在于，设置多个运行工况的过程，包括：
对于每个运行工况，所述干式冷却系统均具有对应的运行负荷，所述干式冷却系统均具有对应的环境温度。
4.根据权利要求2所述的干湿联合冷端的运行优化方法，其特征在于，所述干湿联合冷端的运行模式包括：第一运行模式、第二运行模式，所述第二运行模式包括多个第二运行子模式，其中，
将所述干式冷却系统投入运行、所述湿式冷却系统切出运行作为第一运行模式；
将所述干式冷却系统投入运行、所述湿式冷却系统投入运行作为第二运行模式；
在每个第二运行子模式下，所述干式冷却系统投入运行、对应的预设数量的循环水泵投入运行。
5.根据权利要求4所述的干湿联合冷端的运行优化方法，其特征在于，获取所述干湿联合冷端的耗功增量的过程，包括：
将所述干式冷却系统的耗功增量、所述循环水泵的耗功增量、所述机力塔风机的耗功增量、所述湿式冷却系统的水耗耗功增量，四者之和作为所述干湿联合冷端的耗功增量。
6.根据权利要求5所述的干湿联合冷端的运行优化方法，其特征在于，得到所述湿式冷却系统的水耗耗功增量的过程，包括：
将试验得到的水耗率与循环水流量的乘积，作为水耗；
根据水电价比，将水耗折合为当量损失电耗；
将所述当量损失电耗作为所述湿式冷却系统的水耗耗功增量。
7.根据权利要求6所述的干湿联合冷端的运行优化方法，其特征在于，得到循环水流量的过程，包括：
基于试验得到的循环水流量与所述循环水泵耗功之间的关系，利用获取的所述循环水泵耗功，反向得到循环水流量。
8.一种干湿联合冷端的运行优化系统，其特征在于，所述干湿联合冷端用于对汽轮机组进行降温，所述干湿联合冷端包括干式冷却系统及湿式冷却系统，所述运行优化系统包括：
设置模块，用于设置多个运行工况及多种所述干湿联合冷端的运行模式；
测试模块，用于在每种运行工况下，执行每种运行模式的过程中均获取所述汽轮机组的出力增量、所述干湿联合冷端的耗功增量，并将每种运行模式的所述汽轮机组的出力增量与所述干湿联合冷端的耗功增量的作差，得到每种运行模式的增量差值；
优化模块，用于在每种运行工况下，将具有最大增量差值的运行模式，作为该运行工况下的干湿联合冷端的最优运行模式。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7中任一所述的干湿联合冷端的运行优化方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一所述的干湿联合冷端的运行优化方法。
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