渠懷騰

摘 要：以熱電廠鍋爐汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度工作為研究對(duì)象，在了解鍋爐汽輪機(jī)調(diào)度優(yōu)化基本要求的情況下，分析了優(yōu)化調(diào)度的選擇路徑，最后對(duì)鍋爐汽輪機(jī)的優(yōu)化調(diào)度策略與方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究?？傮w而言，本文所介紹的熱電廠鍋爐汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度策略具有可行性，能夠滿足熱電廠的基本運(yùn)行需求，因此應(yīng)該在更多地區(qū)做進(jìn)一步推廣。

關(guān)鍵詞：熱電廠；鍋爐汽輪機(jī)；優(yōu)化調(diào)度

前言

雖然我國(guó)在總體資源占有高于其他國(guó)家，但是在人均占有量上與其他國(guó)家有著顯著的差距。尤其是在近些年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)中，工業(yè)生產(chǎn)能源消耗逐年增加，隨之而來的環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重，能源的供應(yīng)也出現(xiàn)了緊缺現(xiàn)象。

1 火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的問題

1.1 二氧化硫排放

我國(guó)在能源消耗方面主要是以煤炭為主，煤炭當(dāng)中約有85%是用于燃燒提取，近些年我國(guó)火電廠每年用煤已經(jīng)超過了十億噸，同時(shí)煤炭平均的含硫量約為1%，我國(guó)在二氧化硫方面的排放約為2500 萬噸，其中電廠的排放占比約為30%。由此可見，火電廠的二氧化硫排放問題非常嚴(yán)重。

1.2 火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)排放的二氧化碳?xì)怏w問題

火電廠在生產(chǎn)時(shí)會(huì)燃燒較多的煤炭資源，產(chǎn)生較多的二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w的增多，就導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，對(duì)于全球的溫室效應(yīng)來說，主要就是由于二氧化碳?xì)怏w造成，只有較少一部分是由其它的溫室氣體造成，現(xiàn)在隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)各種能源的利用增加，使得二氧化碳?xì)怏w排放增加，特別是對(duì)于火電廠來說，生產(chǎn)所用的煤炭資源高達(dá)十幾億噸，排放了大量的二氧化碳?xì)怏w。

1.3 煙氣與廢渣排放

因?yàn)槿紵吡蛎旱默F(xiàn)象，煙氣當(dāng)中會(huì)含有大量的三氧化硫，酸露點(diǎn)的溫度會(huì)超過140℃，為了預(yù)防設(shè)備發(fā)生腐蝕的問題，會(huì)采用比較高的煙氣排放溫度。當(dāng)前我國(guó)發(fā)電廠的鍋爐煙氣排放溫度平均在110 至160℃，工業(yè)中的鍋爐溫度還會(huì)更高。也正是因?yàn)闊煔獾母邷囟扰欧?，?huì)導(dǎo)致發(fā)電站的熱效率顯著下降，從而促使電廠鍋爐為大氣排放的總熱量超過熱損失的12%，這也就相當(dāng)于每年損失約6000 萬噸煤炭，而這一些燃料的燃燒會(huì)多排放出近1 億噸的二氧化碳。

2 熱電廠鍋爐汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度算法

對(duì)于熱電廠而言，在鍋爐汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度過程中需要嚴(yán)格規(guī)范每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，熱負(fù)荷就是其中的重點(diǎn)，需要工作人員嚴(yán)格按照熱電廠生產(chǎn)規(guī)范來進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定進(jìn)氣量的最佳參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，在載荷分配環(huán)節(jié)，為了獲得更理想的效果，就需要相對(duì)應(yīng)的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行效率分配，這樣才能獲得更全面的資料。按照上述要求，結(jié)合熱電廠鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行特征，可以判斷鍋爐的約束條件就是每臺(tái)鍋爐最大產(chǎn)氣量與最小產(chǎn)氣量之間的制約，汽輪機(jī)在正常的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，需要以最大進(jìn)給量與最大抽氣量、最小排氣量等關(guān)鍵參數(shù)，確定這些參數(shù)對(duì)產(chǎn)電功率的影響，再配合其他的約束條件，在對(duì)其進(jìn)行歸納整理之后，就可以得到熱電廠優(yōu)化調(diào)度的模型數(shù)據(jù)。同時(shí)，在汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度過程中，工作人員需要充分考慮到可能出現(xiàn)的裝置停運(yùn)、投入使用等行為所引發(fā)的效率變化。所以在這種情況下，需要采用整數(shù)規(guī)劃的方法，將非線性汽輪機(jī)工況圖代入到分區(qū)線性規(guī)劃中，按照分支界限反向跟蹤的方法完成求解。

3 熱電廠鍋爐汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度的實(shí)現(xiàn)

3.1 實(shí)現(xiàn)路徑

對(duì)于熱電廠鍋爐汽輪機(jī)而言，其運(yùn)行過程較為復(fù)雜，但是具體的生產(chǎn)流程都是可以按照上文所介紹的三種狀態(tài)進(jìn)行闡述，并且在上述的三種生產(chǎn)狀態(tài)下所造成的能量損失會(huì)直接影響優(yōu)化調(diào)度的最終分析結(jié)果?；谶@一特征，本文所介紹的汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度實(shí)現(xiàn)路徑，就是要根據(jù)蒸發(fā)量與鍋爐汽輪機(jī)的工作效率變化，制定出針對(duì)性的解決方案。一般熱電廠鍋爐在以高爐煤氣為原料時(shí)，其燃燒熱值容易被測(cè)量出來，此時(shí)在理想的工作狀態(tài)下，可以采用正平衡法確定其工作效率。但是在實(shí)際上，要求熱電廠在生產(chǎn)過程中大量的使用高爐煤氣是不現(xiàn)實(shí)的，煤是熱電廠最主要的原材料，而在煤燃燒過程中，由于其熱值測(cè)量十分復(fù)雜，若采用正平衡法難以獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。所以在這種情況下，就需要采用間接測(cè)量的方法，在確定鍋爐能量損耗變化的基礎(chǔ)上，再配合反平衡法等理論技術(shù)手段，獲得不同工況下的鍋爐工作效率曲線。根據(jù)這個(gè)工作效率曲線，就能快速確定汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度的路徑。

3.2 注意事項(xiàng)

（1）在汽輪機(jī)設(shè)備中，凝汽器設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量會(huì)直接影響汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，并且決定了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性。因此在正常的汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，需要保證凝汽器可以始終處于真空的運(yùn)行狀態(tài)下。所以在優(yōu)化調(diào)度過程中，工作人員需要在規(guī)定時(shí)間來對(duì)凝汽器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并且在檢測(cè)時(shí)，可以同時(shí)了解水位與水溫的變化，將其變化幅度控制在理想范圍內(nèi)，允許有小規(guī)模的波動(dòng)變化。

（2）優(yōu)化高壓缸通流部分也是優(yōu)化調(diào)度汽輪機(jī)的重要組成部分，這是因?yàn)榇蟛糠值钠啓C(jī)存在缺陷，在運(yùn)行過程中不僅會(huì)消耗大量的能量，還會(huì)持續(xù)降低通流效率，并且大部分零部件在經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行后，普遍會(huì)存在安全隱患。在這種情況下，可以采取加大高壓隔板汽封軸間隙的手段來解決問題，促使系統(tǒng)可以形成自動(dòng)調(diào)整汽封，不僅可以保證汽輪機(jī)機(jī)組的運(yùn)行安全性，也能降低未來運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化調(diào)度。

（3）電功率與抽氣量影響著汽輪機(jī)的負(fù)荷分配水平，并且這兩個(gè)數(shù)據(jù)很難通過工作人員的經(jīng)驗(yàn)來確定。在經(jīng)過對(duì)汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度的計(jì)算和研究后，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷有兩個(gè)相同的汽輪機(jī)組分配，但是這種分配方案不是最佳的。

結(jié)束語

熱電廠一直是我國(guó)高能耗企業(yè)，也是環(huán)境污染源之一，因此做好熱電廠的節(jié)能減排具有極高的環(huán)保價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文所介紹的熱電廠鍋爐汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度策略是在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上提出的，通過對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行特征進(jìn)行線性分析與非線性分析，了解不同工況下的運(yùn)行特征，可以進(jìn)一步加深工作人員對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行特征的了解，依靠?jī)?yōu)化模型，能夠提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，最終為實(shí)現(xiàn)熱電廠長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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