热电厂汽轮机优化调度的探析

热电厂汽轮机优化调度的探析

张宇张长志贺欣李浩然

（国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384）

摘要：电力生产的重要场所，就是热电厂。热电厂需要极大的能源量，因而使能源危机变得更为严重。通过优化调度热电厂的汽轮机，能够使能源利用率、能源工作效率、能源管理水平断得以提高，同时有助于环保。所以，本文对热电厂汽轮机优化调度进行深入研究，具有重要意义。

关键词：热电厂，汽轮机，优化调度

0.引言

随着我社会经济的不断发展，人们对能源的需求量随之不断上升，不过因为人们对自然能源的大量开采，目前我国已出现不同程度的能源危机现象，我国各大电力生产企业正面临着越来越严重的能源开采问题。目前，煤炭燃烧是我国热电厂主要能源、动力来源，不过在煤的燃烧方式、燃烧标准方面，我国均存在很多问题，导致煤资源不能得到充分运用，产生非常严重的浪费现象。所以，为能够使热电厂的热能效率得到有效提高，减小煤燃烧对环境造成的污染优化调度热电厂的汽轮机是非常有必要的。

1.热电厂汽轮机的优化调度

热电厂锅炉汽轮机的运行过程，是非常复杂的。.热电厂锅炉汽轮机的运行过程，大致可以划分为3中状态，即：其一，燃料燃烧过程；其二，烟气、炉火对锅炉中水的加热过程；其三，水的加热、汽化、过热过程。因为热电厂锅炉汽轮机存在3种运行过程，导致能量产生较为严重的损伤现象，所以和锅炉设计效率相比，锅炉实际效率常常会存在一些误差。对于锅炉的实际工作状态，锅炉的实际工作效率和其之间存在着极为密切的关系，由于锅炉设计单位是将某一时刻的额定蒸发量作为重要依据，制定锅炉的额定工作效率，所以以上锅炉额定工作效率准确度不够高。因此，应构建有效的锅炉优化模型，针对在各种情况下锅炉实际蒸发量、实际工作效率之间的关系进行探讨，对二者之间存在的工况特点进行明确，并以此为依据，有效优化措施，对能源进行节省。汽轮机是一种发电原动机，在火力发电中，汽轮机是非常重要的一部分内容。通过运用汽轮机，水蒸气的能量能够转化成为旋转式的机械能。测量汽轮机的电功率、抽气量，然后将汽轮机电功率、汽轮机抽气量之间的关系曲线作为主要依据，计算出汽轮机的耗气量，然后构建数学模型。其中，上述模型构建模式并不够精确，极有可能会影响数学模型计算结果的精准性，必须采取有效措施提高数学模型的精确程度。因此应充分利用汽轮机的原始运作数据，运用多元线性回归原理，进行有效处理，构建有效的数学模型，最终获得有效、合理的特性方程和曲线。

2.热电厂汽轮机优化调度算法的选择

热电厂汽轮机在运行时，必须要达到多种要求和规定，其中也包括热负荷。热电厂汽轮机的热负荷在运行过程中，必须要满足一定的要求和需求，并将其作为主要依据进行有关计算，对汽轮机的热电负荷分配模式进行明确，有效降低热电厂的总进气量。另外，应将有关工作效率作为主要依据，合理分配锅炉的负荷。与此同时，应将总燃料最小消耗量求出来，以对能源进行有效节约，获取更多的经济效益。

只有有效完善、改进锅炉约束条件，包括锅炉最小排气量、锅炉最大产气量，才能有效改进锅炉的性能。汽轮机是热电厂中非常重要的一部分内容，应对汽轮机制定出较多的约束条件，让整理规模锅炉的约束条件，最后构建热电厂汽轮机优化调度模型。一般来说，在优化调度热电厂汽轮机时，常常需要运用到整数规划。汽轮机工况图，常采用非线性的图表，分割非线性曲线，以保证所有区域均为线性规划，从而产生混合整数线性规划问题。锅炉主要进行蒸汽的供给，所以只要运用逻辑判断方法，便能得出锅炉投运效率的高低。不过，因为锅炉效率是锅炉的主要约束因素，因为锅炉效率曲线是一种非线性曲线，形成的问题属于非线性规划问题，所以只能采用直接搜索可行方向法，以解决有关问题。

3.案例分析

为构成自备热电厂的工厂，应选择七台汽轮机、六台锅炉，其中，六台锅炉均产生相同的蒸汽量，且均经过新汽母管，以进入汽轮机。只有能够提供充足的外供汽、外供电，才能构建起热电厂，不过随着我国要求要进行节能减排，除了要使上述要求得以满足外，还应使消耗的能源达到最低。只有合理分配不同汽轮机、锅炉之间负荷，构建汽轮机模型，获取所有锅炉的效率特性曲线。才能实现低能耗目标。锅炉中的负荷分配取决于锅炉的工作效率，且总供汽量均具有一种分配方案，不同锅炉在各种总蒸汽负荷中进行运行过程中，其负荷分配、效率均是不同的。通过优化计算7台汽轮机、6台锅炉，得到的结论为：锅炉负荷随着锅炉效率的提高而变高。在整个工作过程中，锅炉和其他锅炉之间并不是单独工作关系，而是互相配合、互相合作、互相连通的关系。锅炉中的负荷会随着总供汽量的减小而呈现出不同的工作状态。因为汽轮机的负荷分配是由不同机组之间的互相作用、抽汽量、电功率所决定的，所以要想根据人为经验来合理分配负荷，其难度是非常高的。

因为汽轮机的变工况特性曲线是一种非线性曲线，所以在模型构建过程中，应选用混合式线性规划，不过假如2台汽轮机所在的线性区间是不同的，则应分配负荷。综上所述，在对汽轮机模型进行构建时，应对汽轮机变工况特性曲线的非线性程度进行深入考虑，然后要对区间进行合理划分，同时要区间划分数量要多，这样才能使汽轮机优化的精度得到有效提高。

4.小结

热电厂是一种能源消耗量极大的场所，但是热电厂也是一种污染源，所以必须要做好热电厂的节能减排工作，以满足我国对节能减排的要求。本文通过对当前热电厂汽轮机使用技术水平、运用状况进行深入分析，提出了对应的建议，与此同时，构建汽轮机优化调度模型，对汽轮机特性曲线进行掌握，并以此为基础，制定有效的改进对策，从而使热电厂汽轮机得以优化调度，实现节能减排目的。

参考文献：

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[2]热电厂锅炉车间攻克制造粉煤电耗偏高难关[J].计林.齐鲁石油化工.201704）

[3]热电厂锅炉的节能措施分析[J].张珂.产业与科技论坛.2017（18）

[4]热电厂锅炉节能降耗探索[J].陈振清，邓江，祁明.能源与节能.2017（10）

作者简介：

张宇（1979-），男，汉，河北，副主任/高级工程师，本科，单位：国网天津市电力公司电力科学研究院，研究方向：研究发电监督及发电厂热力性能试验，机网协调试验等方面。