分析热电厂锅炉汽轮机的优化调度

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【摘 要】热电厂的能源节约、效率提升的关键策略就是调度优化以及管理，这也是能够有效降低环境污染的一项举措。借助热电厂锅炉汽轮机优化软件，结合锅炉设计变化运行数据与特性曲线，形成了优化调度的数学模型；采用优化算法，分析汽轮机的优化调整方案；最后综合考虑影响调度的相关因素，并提出相应的解决方案。本文则探讨热电厂锅炉汽轮机的优化调度，旨在减少原材料消耗，提高热效能。

【关键词】热电厂 锅炉 汽轮机

1热电厂锅炉汽轮机优化调度可行性分析

热电厂汽轮机产生能源耗损的原因较多，因此，在开展对热电厂汽轮机节能降耗研究时，要综合考量各种因素。从系统节能的层面探究，为了确保热电厂的运行能实现节能减耗的效果，研究汽轮机燃煤系统本身的机组性能具有十分重要的现实意义。出于经济效益考量，单单通过热电厂汽轮运行方式调度节能减耗是不足的。降低运营成本不能从根本上实现真正意义上的节能，不可否认，此种方式在短期内会取得一定成效，然而对企业的长期发展是不利的。

2建构锅炉汽轮机优化调度的数学模型

由于锅炉实际运行过程中常出现复杂情况，相同的锅炉实际效率往往与设计值有着较大的偏差，使得对锅炉效率的影响也较大。因此，可根据锅炉效率和蒸发量两者间的关系，从具体过滤出发，得出实验数据。对燃油锅炉，可容易地检测出燃油量。一般情况下，运用正平衡法测量计算锅炉效率，得出相应锅炉蒸发量与效率的曲线图， 用作数学模型的优化调度计算。对燃煤的锅炉，并不能准确地计算出耗煤量，可通过测量锅炉计算各种损失，用反平衡法对获取锅炉变化的效率特征进行计算。图1为实测的某410 t/h燃油锅炉的效率特性。

图1 410 t/h燃油锅炉的效率特性曲线

3优化算法

本次所采用的优化算法则是指两级优化，主要是由于热电厂采用的是母管制，每一台汽轮机的负荷与每一台的锅炉负荷并没有较直接的关系，为了有效进行两者负荷分配，则需要确定热电厂的热电负荷后，方可优化计算，才能够得到最佳的计算结果，最大限度满足汽轮机所需要的进气量，达到降低原材料的消耗率，提高经济利润的目的。通过分析汽轮机的影响因素，可得到最大电功率、最小排汽量是其主要因素，而其他的限制性因素则是次要因素。综合以上的因素分析，可得到热电厂的优化调度模型。针对锅炉： min B =f（X），s.t . Gj （X），j = 1，2，…，n，在此公式中，n 是约束条件个数。针对汽轮机： min D = f（X，Y），s. t.Gi（ X，Y），i=1，2，…，m，在这个公式中： X、Y、m分别表示连续变量0/1 变量、约束条件个数。在优化调度的过程中，往往出现停机后者投运的情况，若分开非线性的汽轮机工况图，可实现较好的分区线性化，极易采用分枝限界反向跟踪法容易求解。根据不同锅炉效率，用逻辑判断方法，确定投运锅炉，简化问题。考虑锅炉效率曲线非线性度大，构成非线性规划问题时，需转动坐标轴，通过直接搜索的方式获取合适的方向法，进行求解。

4考虑因素

4.1保障真空条件下凝汽器良好运行

凝汽设备的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性。未使凝汽器始终处在真空下，机组人员要在规定的时间内，密闭性检验系统；严格落实检修工作，保障循环水泵与真空泵能在真空环境中正常运转。在检测进程中中，需测量水温与水位，控制在偏差范围内，适当调整。强化监督管线内部循环水质，搞好管线的清洁工作，当启动机组后，需及时运行胶球清洗装置，防止管内出现结垢，加剧热阻。针对凝汽器，要预留充足的冷却面积，避免机组在高运行状态下不能及时散热，出现故障。

4.2完善高压缸通流部分

早期服役的汽轮机不仅热耗率高、通流效率低，而且主要部件长期运行后逐渐暴露出各种安全隐患。转子构成：1个单列调节级与15个压力级。动叶型与静叶型也可使用先进的叶型与光滑子午通道。全部动叶片使用整体围带，强化了叶片动强度。为了确保运行中的机组不受限于差胀，需增大高压隔板汽封轴的间隙。替换隔板静叶，使用焊接隔板，去掉原有的加强筋，针对分流叶栅结构，可结合使用宽叶片与和窄叶片。改变高压轴封与部分隔板汽封，使之形成自动调整汽封，有助于确保机组安全运行，节省维修成本，减少维修量。

4.3改良低压缸通流部分

以200MW机组的低压缸优化调度为例，使用焊接钢格板，增大根径，低压转子前4级动叶片不使用拉筋，可使用整体围带，为保障动叶具有较高的抗疲劳性与耐水蚀性，可将高强度的动叶材料应用到末级动叶。

5应用实例

我厂热电厂共有7台汽轮机与6台锅炉。1# 、2 #机为背压式，锅炉额定负荷为220t /h， 3#～6#机是50MW 的抽汽凝汽式，额定负荷为410t/ h。，7 #机是抽背式，额定负压为25 MW。所有锅炉具有相同的蒸汽参数，并全部汇入新汽母管， 后经过母管进入各台汽轮机。汽轮机需符合中压管3.3MPa中压蒸汽要求，1 #管供应1.4Mpa，2#管供应1.1MPa 低压蒸汽， 此外，满足总厂小电网与外电网电负荷的要求，3#与4#机产生的电输送往到总厂小电网， 除此之外，所有机发的电送往外电网。为了确保热电厂在满足外供电与外供汽的条件下消耗最低的能量， 要合理将负荷分配给各台锅炉与各台汽轮机间。所以，构建锅炉与汽轮机的变工况性能模型非常必要。考虑到我厂锅炉燃油炉的真实情况， 使用正平衡法，结合运行数据可，通过计算，最终得到各台锅炉的效率特性曲线。针对汽轮机，考虑厂家提供的设计工况图，构建简答模型。

当汽轮机运营后，强化汽轮机监督工作，一旦发生意外情况，立刻采取有效措施，及时补救，有助于企业获得长期利益。所以，当改造汽轮机时，需将切入点定位在数学模型的构建上，由于凝汽器在热电厂发电系统中起着非常突出的作用，良好模型的构建为后续的计算、分析及实际运用，提供了保障前提，将直接影响到系统运营的经济性与安全性。