火电厂热动系统节能优化思路与措施分析

2021-01-16国钦姣山东海化集团有限公司热力电力分公司

环球市场 2021年26期

国钦姣山东海化集团有限公司热力电力分公司

分析火电厂整体运行过程中电厂热能与动力工程的合理应用，结合国家对电厂指标和电厂实际工作过程，分析热动系统的节能优化改造。

一、火电厂热能与动力工程节能优化的实际情况

对火电厂烟气和空气系统进行性能评价的机会。目前研究的火电厂系统由四个子系统组成，有三种可能的状态：满负荷运行、减量运行和故障。假设所有子系统的故障率和维修率是恒定的。利用马尔可夫生灭过程和概率方法对问题进行了描述，并用一个转移图来表示系统的运行行为。充分工作状态和简化工作状态之间的相互关系已得到发展。考虑到一些假设，建立了一个概率模型。从火力发电厂的调查中选择可行范围内的数据，并以可用性矩阵的形式将各子系统对系统可用性的影响制成表格，为各子系统的故障和维修率的不同组合提供不同的性能/可用性水平。

二、火电厂热动系统节能优化的合理应用

根据热动系统的运行模式，特定火电系统扩容规划中最优策略的求解方法。因此，建立了一个两阶段随机整数规划模型。通过一组有限的情景，该模型包括与当前运行的火电厂未来可用性相关的存在的不确定性。采用L形法对所得到的模型进行数值求解，并以CPLEX为求解器，利用AMPL软件进行了实现和开发。所得结果验证了本文所采用方法的有效性。通过负荷频率控制（LFC）来调节互联水火电系统的供电，从而使系统的预定频率和联络线功率在规定的范围内与其它区域交换，水火电系统的负荷频率由两者共同控制但是模糊控制器的峰值超调量和稳定时间比常规PI控制器要小，这一点从它们的结果中可以清楚地看出。该控制策略保证了频率的稳态误差和联络线功率的变化在一定的公差范围内。利用matlab/SIMULINK软件包对这些控制器的性能进行了仿真。

三、热动系统的节能优化改造分析

（一）改变热动系统的运行方式

根据各子系统的可用性矩阵和故障/维修率图中得到的各种可用性值，分析各子系统的性能和最大可用性故障/维修率的最优值，进而确定各子系统的维修优先级。为了提高系统的可靠性，热工行业在过程自动化方面投入了大量的资金。这些系统的适当维护和维护频率一直是工业界日益重视的一些问题。任何中间系统即使在很短的时间间隔内发生故障，也会影响生产。故障原因可能是设计不当、系统复杂、维护不善、缺乏沟通和协调、规划不完善、缺乏专业知识/经验和库存不足。因此，运行工艺设备需要高技能/经验丰富的维护人员。为了有效运行，核电站的各种系统必须尽可能地留在北部。然而，在操作过程中，它们很容易以随机方式失败。但是，故障子系统可在维修/更换后重新投入使用[3]。

（二）热动系统中节能应用中降温技术的改造

在电厂中，实现热动系统节能优化需要依靠先进的技术量的支撑，电厂实际应用中经常采用的降温方式中，会用喷水的方式降低热度，实现温控。在控制蒸汽过热的方式中，供热蒸汽过度热的应用，经济性较强，成本低，在热动系统运行的过程中，通过特殊装置将供热蒸汽热量传送到系统中，完成整个系统的热度转化，促使汽轮机工作达到降温效果，从而改善热动系统的耗能，实现节能优化。在技术上不断改进，科学合理利用，使凝汽机组达到发电多耗能少的效果[4]。

（三）热动系统节能优化中补水技术的改造

该方法能帮助电力系统运行人员进行最优的提前计划，即使风电信息不确定。采用一种新的无参数自适应粒子群算法求解随机单元组合问题。通过高压和中温蒸汽的热循环来产生能量的方法，它允许通过热循环将热能转换为机械能或电能，从而提高能量和操作效率，在热循环中，蒸汽的生成温度被限制在中等值，包括以下步骤：在65巴以上的压力和400巴以下的中等温度下产生蒸汽°，在蒸汽轮机中膨胀所述蒸汽，中压蒸汽，包括10-40巴之间，获得中等湿度，低于15%，通过汽水分离器干燥所述蒸汽并重新加热所述蒸汽，在蒸汽轮机中膨胀所述蒸汽，以及通过从涡轮机中抽取的多个蒸汽来加热用于产生蒸汽的锅炉水，以便与所述锅炉水进行热交换。数值结果表明，采用随机模型代替确定性模型时，日前电力系统规划所涉及的风险较低。

（四）改进锅炉排烟技术，充分利用排放污水

电厂发电的过程中，废气再循环系统和控制废气再循环的方法。包括用于感测发动机进气歧管中绝对气体压力的第一压力传感器、用于感测排气歧管中绝对气体压力的第二压力传感器、用于检测转速的转速传感器，检测指令加油率的加油率传感器，检测进气歧管中进气温度的温度传感器，将排气从排气歧管引导至进气歧管，导管中的电子驱动机械阀用于控制废气流量，电子控制器用于分析来自传感器的信号，并将控制信号输出到控制阀位置的电动步进电机。

（五）对母管系统进行优化改造

在热动系统节能中，对相关设备的改造，流在支管中引发空腔流，热水进入支管形成旋流，并在该旋流与滞流冷水之间形成热分层。研究表明，当熔深波动时，温度波动过大会引起热疲劳。为了提高侵彻长度的估计，本研究测量了均匀温度条件下的侵彻长度。将三种实验情况与采用简单风管干管和支管的基本情况进行了比较：切边支管、带连接间隙的支管和模拟圆形干管的拐角处圆形干管。切边情况下的穿透长度结果比简单管道结果（即基础情况）小约1个支管直径。

（六）概率模型分析系统性

特定系统中子系统的故障率取决于使用的操作条件和维修策略。对给定运行条件下的系统进行概率分析有助于预测设备的性能，进而有助于设计以实现系统的最小故障，即优化系统的工作。火力发电厂是一个复杂的工程系统，由输煤系统、蒸汽发生系统、冷却水系统、破碎系统、除灰系统、发电系统、给水系统、汽水分析系统、烟气空气系统等组成。这些系统以复杂的结构连接在一起。烟气和空气系统是火力发电厂最重要的功能之一。各系统之间的相互关系的优化是使工厂盈利和可行运行的必要条件。火电厂的有效性主要取决于电厂的可用性、可靠性和可维护性，以及电厂按预期运行的能力。本文提供了一个概率模型，供电厂人员分析系统性能，以实现最大可用性。

可靠性分析技术已逐渐成为自动化和复杂火力发电厂规划和运行的标准工具。对于可修复系统的设计者和操作者来说，最重要的性能指标是系统的可靠性和可用性。可用性和可靠性是对系统性能的良好评估。它们的值取决于系统结构以及组件的可用性和可靠性。系统中部件的故障率取决于使用的操作条件和维修策略。从经济角度来看，高可靠性有利于降低系统的维护成本。由于故障无法完全预防，因此重要的是尽量减少故障发生的概率和故障发生时的影响。为了保持设计的可靠性、可用性和可维修性，达到预期的性能，必须制定有效的维修方案，有效的维修具有维修成本低的特点。可修系统的维修问题已经得到了许多学者的广泛研究，包括维修/更换策略、定期检查、降级、优化问题等。复杂系统的行为可以从可靠性、可用性和可维护性的角度来研究。例如，开发了一个模拟模型，用于分析飞机训练设施的可靠性和可用性。该模型可用于评估各种维修方案，影响可修系统RAM的因素包括机械运行条件、维护和基础设施。

一个典型的系统由许多子系统组成，在大多数情况下，这些子系统在逻辑上相互串联或并联。系统的性能取决于其子系统的配置和性能。在分析故障数据之前，最好描述燃气和空气系统的配置，并将其分为不同的子系统，以便对故障进行分类。本系统由以下四个子系统组成：四个加热器和省煤器（串联）组成一个子系统的组件，用A表示，其中任何一个的故障都会导致系统故障。两个静电除尘器组成一个子系统，用B表示，任何一个故障都会导致系统故障。两台FD（强制通风）风机并联，构成一个子系统，用C表示。任何一个设备的故障都会降低设备的容量和生产损失。当两个单元都发生故障时，就会发生完全故障。三台引风机并联，组成一个子系统，用D表示。任何一个设备的故障都会降低设备的容量和生产损失。当所有单元都发生故障时，就会发生完全故障。