热电厂锅炉—汽轮机的优化调度

渠怀腾

摘 要：以热电厂锅炉汽轮机优化调度工作为研究对象，在了解锅炉汽轮机调度优化基本要求的情况下，分析了优化调度的选择路径，最后对锅炉汽轮机的优化调度策略与方法进行了详细的研究。总体而言，本文所介绍的热电厂锅炉汽轮机优化调度策略具有可行性，能够满足热电厂的基本运行需求，因此应该在更多地区做进一步推广。

关键词：热电厂；锅炉汽轮机；优化调度

前言

虽然我国在总体资源占有高于其他国家，但是在人均占有量上与其他国家有着显著的差距。尤其是在近些年的经济发展建设中，工业生产能源消耗逐年增加，随之而来的环境污染问题也越来越严重，能源的供应也出现了紧缺现象。

1 火电厂锅炉汽轮机系统的问题

1.1 二氧化硫排放

我国在能源消耗方面主要是以煤炭为主，煤炭当中约有85%是用于燃烧提取，近些年我国火电厂每年用煤已经超过了十亿吨，同时煤炭平均的含硫量约为1%，我国在二氧化硫方面的排放约为2500 万吨，其中电厂的排放占比约为30%。由此可见，火电厂的二氧化硫排放问题非常严重。

1.2 火电厂锅炉汽轮机系统排放的二氧化碳气体问题

火电厂在生产时会燃烧较多的煤炭资源，产生较多的二氧化碳气体，二氧化碳气体的增多，就导致温室效应加剧，对于全球的温室效应来说，主要就是由于二氧化碳气体造成，只有较少一部分是由其它的温室气体造成，现在随着经济建设的快速发展，对各种能源的利用增加，使得二氧化碳气体排放增加，特别是对于火电厂来说，生产所用的煤炭资源高达十几亿吨，排放了大量的二氧化碳气体。

1.3 烟气与废渣排放

因为燃烧高硫煤的现象，烟气当中会含有大量的三氧化硫，酸露点的温度会超过140℃，为了预防设备发生腐蚀的问题，会采用比较高的烟气排放温度。当前我国发电厂的锅炉烟气排放温度平均在110 至160℃，工业中的锅炉温度还会更高。也正是因为烟气的高温度排放，会导致发电站的热效率显著下降，从而促使电厂锅炉为大气排放的总热量超过热损失的12%，这也就相当于每年损失约6000 万吨煤炭，而这一些燃料的燃烧会多排放出近1 亿吨的二氧化碳。

2 热电厂锅炉汽轮机优化调度算法

对于热电厂而言，在锅炉汽轮机优化调度过程中需要严格规范每个生产环节，热负荷就是其中的重点，需要工作人员严格按照热电厂生产规范来进行计算，根据计算结果确定进气量的最佳参数。在此基础上，在载荷分配环节，为了获得更理想的效果，就需要相对应的工作环节进行效率分配，这样才能获得更全面的资料。按照上述要求，结合热电厂锅炉汽轮机的运行特征，可以判断锅炉的约束条件就是每台锅炉最大产气量与最小产气量之间的制约，汽轮机在正常的生产环节中，需要以最大进给量与最大抽气量、最小排气量等关键参数，确定这些参数对产电功率的影响，再配合其他的约束条件，在对其进行归纳整理之后，就可以得到热电厂优化调度的模型数据。同时，在汽轮机优化调度过程中，工作人员需要充分考虑到可能出现的装置停运、投入使用等行为所引发的效率变化。所以在这种情况下，需要采用整数规划的方法，将非线性汽轮机工况图代入到分区线性规划中，按照分支界限反向跟踪的方法完成求解。

3 热电厂锅炉汽轮机优化调度的实现

3.1 实现路径

对于热电厂锅炉汽轮机而言，其运行过程较为复杂，但是具体的生产流程都是可以按照上文所介绍的三种状态进行阐述，并且在上述的三种生产状态下所造成的能量损失会直接影响优化调度的最终分析结果。基于这一特征，本文所介绍的汽轮机优化调度实现路径，就是要根据蒸发量与锅炉汽轮机的工作效率变化，制定出针对性的解决方案。一般热电厂锅炉在以高炉煤气为原料时，其燃烧热值容易被测量出来，此时在理想的工作状态下，可以采用正平衡法确定其工作效率。但是在实际上，要求热电厂在生产过程中大量的使用高炉煤气是不现实的，煤是热电厂最主要的原材料，而在煤燃烧过程中，由于其热值测量十分复杂，若采用正平衡法难以获得准确数据。所以在这种情况下，就需要采用间接测量的方法，在确定锅炉能量损耗变化的基础上，再配合反平衡法等理论技术手段，獲得不同工况下的锅炉工作效率曲线。根据这个工作效率曲线，就能快速确定汽轮机优化调度的路径。

3.2 注意事项

（1）在汽轮机设备中，凝汽器设备的运行质量会直接影响汽轮机的运行效率，并且决定了整个系统的稳定性、安全性。因此在正常的汽轮机运行过程中，需要保证凝汽器可以始终处于真空的运行状态下。所以在优化调度过程中，工作人员需要在规定时间来对凝汽器设备运行状态进行评估，并且在检测时，可以同时了解水位与水温的变化，将其变化幅度控制在理想范围内，允许有小规模的波动变化。

（2）优化高压缸通流部分也是优化调度汽轮机的重要组成部分，这是因为大部分的汽轮机存在缺陷，在运行过程中不仅会消耗大量的能量，还会持续降低通流效率，并且大部分零部件在经过长期的运行后，普遍会存在安全隐患。在这种情况下，可以采取加大高压隔板汽封轴间隙的手段来解决问题，促使系统可以形成自动调整汽封，不仅可以保证汽轮机机组的运行安全性，也能降低未来运行成本，实现了优化调度。

（3）电功率与抽气量影响着汽轮机的负荷分配水平，并且这两个数据很难通过工作人员的经验来确定。在经过对汽轮机优化调度的计算和研究后，发现负荷有两个相同的汽轮机组分配，但是这种分配方案不是最佳的。

结束语

热电厂一直是我国高能耗企业，也是环境污染源之一，因此做好热电厂的节能减排具有极高的环保价值与经济价值。本文所介绍的热电厂锅炉汽轮机优化调度策略是在数学模型基础上提出的，通过对汽轮机的运行特征进行线性分析与非线性分析，了解不同工况下的运行特征，可以进一步加深工作人员对汽轮机运行特征的了解，依靠优化模型，能够提高汽轮机的运行效率，最终为实现热电厂长远发展奠定基础。

参考文献

[1]周华松，林英明.广东省节能调度煤耗在线监测系统测量参数偏差对煤耗计算的影响[J].广东电力，2017，25（07）：72-74+77.

[2]吕泽华，赵士杭，陈钢.抚顺石化热电厂热电联供系统的优化调度[J].石油炼制与化工，2017（10）：36-40.