火电厂烟气深度冷却器回热优化在线监测装置及方法

摘要

一种火电厂烟气深度冷却器回热优化在线监测装置及方法，装置包括回热优化分析计算服务器、厂级监控信息系统SIS以及火力发电机组分散式控制系统DCS，火力发电机组分散式控制系统DCS包括烟气深度冷却器热力系统、烟气系统以及蒸汽系统；方法为：读取在线监测数据、判断排烟温度是否在安全运行范围之内、计算烟气深度冷却器设计凝结水流量、调整烟气深度冷却器凝结水流量、计算烟气深度冷却器优化凝结水流量、读取电厂蒸汽系统和凝结水系统的在线监测数据、计算烟气深度冷却器运行后标准煤节省量、确定最优化的烟气深度冷却器布置方式和运行参数、在线调整烟气深度冷却器回热系统至最优化。本发明实现了变参数回热优化系统的在线监测和调控。

主权项

1.一种火电厂烟气深度冷却器回热优化在线监测装置的监测方法，所述装置包括回热优化分析计算服务器（1）、厂级监控信息系统SIS（2）以及火力发电机组分散式控制系统DCS（3），所述火力发电机组分散式控制系统DCS（3）包括烟气深度冷却器热力系统（4）、烟气系统（5）以及蒸汽系统（6）；其特征在于：所述方法采用C#语言编写回热优化分析计算软件，运行在回热优化分析计算服务器（1）上，应用于回热系统优化的在线监测，其具体步骤如下：第一步：读取烟气深度冷却器热力系统（4）和烟气系统（5）中的在线监测点数据：回热优化分析计算服务器（1）每隔1分钟至5分钟，从厂级监控信息系统SIS（2）读取来自火力发电机组分散式控制系统DCS（3）的烟气深度冷却器热力系统（4）中的进口烟气温度和压力、出口烟气温度和压力、进口凝结水温度和压力、出口凝结水温度和压力、烟气深度冷却器凝结水流量以及烟气系统（5）的烟气质量流量数据；第二步：判断排烟温度是否在安全运行范围之内：回热优化分析计算服务器（1）根据第一步读取的烟气深度冷却器出口烟气温度数据，判断若|监测值-设计值|＞10℃，则执行第三步；若|监测值-设计值|≤10℃，则跳过第三步和第四步，直接执行第五步；第三步：计算烟气深度冷却器的设计凝结水流量：回热优化分析计算服务器（1）针对已安装的烟气深度冷却器的结构和尺寸，根据第一步读取的烟气深度冷却器热力系统（4）中的进口烟气温度和压力，烟气质量流量，参考设计的出口烟气温度和压力，在线计算烟气深度冷却器设计换热量Q_sj，计算公式为式（1）；根据第一步读取的进口凝结水温度和压力，出口凝结水温度和压力，在线计算烟气深度冷却器的设计凝结水流量D_d,sj，计算公式为式（2）：Q_sj=q_sj·(I′_sj-I″_sj)·3600，kJ/h    (1)$D_{d,\mathrm{sj}}=\frac{Q_{\mathrm{sj}}}{1000·({i^{\prime \prime }}_{\mathrm{sj}}-{i^{\prime }}_{\mathrm{sj}})},\mathrm{kg}/h---\left(2\right)$q_sj——设计条件下，烟气质量流量，kg/s；I′_sj——设计条件下，烟气深度冷却器进口烟气焓值，kJ/kg；I″_sj——设计条件下，烟气深度冷却器出口烟气焓值，kJ/kg；i''_sj——设计条件下，烟气深度冷却器出口凝结水焓值，kJ/kg；i'_sj——设计条件下，烟气深度冷却器进口凝结水焓值，kJ/kg。第四步：调整烟气深度冷却器的凝结水流量：通过回热优化分析计算服务器（1）在线调整增压泵的转速，改变凝结水流量，当监测值-设计值＞10℃时，增加凝结水流量，使烟气深度冷却器换热量增加，从而达到排烟温度下降的目的；当设计值-监测值＞10℃时，减少凝结水流量，使烟气深度冷却器换热量减少，从而达到排烟温度升高的目的，同时监测第一步中烟气深度冷却器热力系统（4）中的出口烟气温度和压力，直到监测值=设计值，执行第五步；第五步：计算烟气深度冷却器的优化凝结水流量：回热优化分析计算服务器（1）针对已安装的烟气深度冷却器的结构和尺寸，根据第一步读取的进口烟气温度和压力，出口烟气温度和压力，烟气质量流量，计算烟气深度冷却器换热量，计算公式为式（3）；根据第一步读取的进口凝结水温度和压力，出口凝结水温度和压力，计算烟气深度冷却器的优化凝结水流量D_d，计算公式为式（4）；Q=q·(I′-I″)·3600，kJ/h    (3)$D_d=\frac{Q}{1000·(i^{\prime \prime }-i^{\prime })},\mathrm{kg}/h---\left(4\right)$q——烟气质量流量，kg/s；I′——烟气深度冷却器进口烟气焓值，kJ/kg；I″——烟气深度冷却器出口烟气焓值，kJ/kg；i''——烟气深度冷却器出口凝结水焓值，kJ/kg；i'——烟气深度冷却器进口凝结水焓值，kJ/kg。第六步：读取电厂蒸汽系统和凝结水系统的在线测点数据：回热优化分析计算服务器（1）每隔1分钟至5分钟，从火力发电机组分散式控制系统DCS（3）读取来自蒸汽系统（6）中各个抽汽口的蒸汽压力和焓值、主蒸汽流量、新蒸汽焓值、凝结蒸汽焓值、再热蒸汽流量、凝结水系统中各个低压加热器的进口水焓值和疏水焓值、凝结水流量、机组汽耗率以及机组热耗率；第七步：计算烟气深度冷却器运行后标准煤节省量：回热优化分析计算服务器（1）针对烟气深度冷却器与低压加热器的不同布置方式，考虑低温腐蚀问题，采用等效焓降法，在线计算新蒸汽等效焓降△H和标准煤节省量△b，计算公式为式（5）和式（6）：$\mathrm{\Delta H}={\alpha }_d[({\bar{t}}_d-{\bar{t}}_{m-1}){\eta }_m+\underset{r=x}{\overset{m-1}{\Sigma }}{\tau }_r{\eta }_r],\mathrm{kJ}/\mathrm{kg}---\left(5\right)$$\mathrm{\Delta b}=\frac{1000·q·\mathrm{\Delta H}}{(\frac{3600}{({\eta }_b·d)}+\mathrm{\Delta H})·(29270·{\eta }_b·{\eta }_g)},g/\mathrm{kWh}---\left(6\right)$式中：——烟气深度冷却器旁路掉的凝结水流量的份额，%；D——新蒸汽耗量，kg/s；——烟气深度冷却器出口水温，℃；——第m-1号加热器出口水温，℃；——第m级加热器汽气效率，%；H_m——从m级加热器排挤1kg抽汽返回汽轮机做的功，kJ/kgq_m——从m级加热器排挤1kg抽汽需要加入的热量，kJ/kgη_r——第r级加热器汽气效率，%；τ_r——1kg水在加热器r中的焓升，kJ/kg；d——汽轮机组汽耗率，kg/（kW·h）；η_b——锅炉效率，%；η_g——管道效率，%；第八步：确定最优化的烟气深度冷却器具体布置方式和运行参数：回热优化分析计算服务器（1）通过经济性分析，确定装置热经济性相对提高最多，即标准煤节省量最多的布置方式为，最优化的烟气深度冷却器与低压加热器的具体布置方式，最佳的进口凝结水温度、出口凝结水温度以及凝结水流量；第九步：在线调整烟气深度冷却器回热系统至最优化：根据第八步的分析结果，回热优化分析计算服务器（1）通过调整返水口和引水口，将单返水口单引水口切换成双返水单引水，同时改变凝结水量，使烟气深度冷却器回热系统至最优化。