供热机组在线监测系统以热定电模型研究

2012-07-06解春林薛永锋王松岭

东北电力技术 2012年7期

解春林，薛永锋，王松岭

(1.华北电力大学，河北保定 071003;2.辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110006)

供热机组以热定电是落实节约能源法和节能发电调度管理办法的具体体现，有利于节能减排和实现电网经济调度，特别在缓解采暖期电网调峰压力等方面具有积极作用［1］。供热机组在线监测是对电厂的热负荷、电负荷等重要参数进行实时监测，对现场数据计算分析，并将计算结果送往调度和管理部门，根据实时在线监测的结果，合理分配发电负荷［2］。以热定电的关键是根据机组实际情况建立以热定电数学模型。

1 以热定电的研究方法及考虑问题

1.1 以热定电研究方法

a．热力计算法［3］。根据机组热负荷的变化，获取相应的热力参数，计算出机组在某一热负荷下的理论最低发电功率。前提条件是机组具有比较详细的设计及改造资料，可采用计算的方法确定机组供热期最小负荷运行方式。

b．供热工况图法［4］。由于热、电负荷变化不规律，在进行供热机组的变工况热、电负荷计算或分配时，常把各种运行条件下的汽轮机组功率、流量和抽汽量关系表示成曲线形式，即供热机组的工况图。若机组具有比较完整的供热工况图，可采用本方法确定机组供热期最小负荷运行方式。

c．现场试验法［5］。根据机组实际供热量，在满足供热参数的条件下，通过试验确定机组供热期最小负荷关系曲线。

1.2 需考虑的问题

a．有锅炉蒸汽经减温减压后供热的情况，应扣除锅炉直接供热热量后再确定最小发电负荷［6］。

b．热量计算时应考虑供热结算点的位置。

c．锅炉最低稳燃负荷、低压缸最小汽流量、冬季厂用蒸汽、厂房采暖和上网配置等因素也应考虑［7］。

2 以热定电数学模型的建立

热力计算法需要足够的汽轮机通流部分数据，计算难度较大;供热工况图法主要适用于已投产的热电联产机组，但后期改造的机组普遍没有供热工况图;现场试验法工作量较大。

本文主要采用热力计算法计算出理论最低发电功率，再采用现场试验法进行现场验证。

2.1 供热机组变工况计算步骤

a．基准工况的热系统计算

供热机组一般选取最大工况作为基准工况。平均工况下工业抽汽与采暖抽汽为最大负荷，末级进凝汽器流量为最小允许流量，电负荷为额定功率。根据基准工况的数据资料用循环函数法计算热系统，确定各特性参数和流量参数 (作为基准数据)。基准工况计算是变工况计算的基础。

b．分区段计算各级抽汽压力

供热机组各抽汽压力采用分缸 (即分区段)计算、逐步向后推进的方法。首先假定主蒸汽流量D0，计算调节级后压力，然后计算高压缸各抽汽口的压力，并进行热系统计算，得出各抽汽段抽汽量Dj，直到计算至除氧器。计算低压缸前，先求出通过低压加热器的水流量DL，再计算低压缸各抽汽压力，并进行热系统计算，求出各Dj。

c．迭代及可行性检验

计算中应注意Pe、D0、Dg、Dc、Dn之间的关系 (即已知上述参数中的3个，可用功率和质量方程求解其余2个)，来判断变工况计算结果是否可行。若出现中的任意一种情况，表明变工况计算不可行，必须加入新的约束条件重新迭代计算，直到各种约束条件全部满足为止。其中，Pe为电功率，MW;为最大允许电功率，MW;为最大主蒸汽流量，t/h;Dg为工业抽汽流量，为最大工业抽汽流量，t/h;Dc为采暖抽汽流量，为最大采暖抽汽流量，t/h。热系统迭代的终止条件可表示成:

式中，Dn为末级组凝汽流量，t/h;Dminn为最小末级组凝汽流量，t/h;ε为误差允许值。

2.2 供热目标值的确定

目标值计算见式 (2)和式 (3):

式中，Qg为工业抽汽热量，GJ/h;Fg为工业抽汽流量 (由现场采集系统获得)，t/h;Hg为工业抽汽焓 (由工业抽汽压力Pg和工业抽汽温度Tg通过焓熵表确定)，kJ/kg。

式中，Qd为采暖抽汽热量，GJ/h;Fgs为采暖热水(一环网)供水流量(由现场采集系统获得)，t/h;Hgs为采暖热水 (一环网)供水焓 (由采暖热水(一环网)供水压力Pgs和采暖热水 (一环网)供水温度Tgs通过焓熵表确定)，kJ/kg;Fhs为采暖热水 (一环网)回水流量 (由现场采集系统获得)，t/h;Hhs为采暖热水 (一环网)回水焓 (由采暖热水 (一环网)回水压力Phs和采暖热水 (一环网)回水温度Ths通过焓熵表确定)，kJ/kg。