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冷端优化P^2R^2技术

2015-1-30 14:19:52 点击:
         冷端优化P2R2技术以汽轮机的微增功率函数、凝汽器热阻函数、循环冷却水水阻函数、循环冷却水泵效率函数、冷端凝汽器洁能管(R)ie、α、β3参数为基础,以供电功率增量为目标函数的专用于热力发电厂冷端优化节能技术(简称P2R2技术),由武汉长河节能环保高科技有限公司首次提出。冷端优化P2R2技术把目标函数定义为汽轮机功率增量与冷端设备用电功率增量的差值,通过求解目标函数的最大值就可以得到冷端设备的最佳结构参数及最佳运行参数。   

 1.冷端优化的意义  

   1为燃煤机组典型的能量流图

 

         1 燃煤机组能量流图

 由图1可以看出在电厂各大环节能量损失中,冷端凝汽器的损失最大,约占56%,关于电厂节能,有个形象的比喻:在锅炉、管道上节能好比是在鹭鸶腿上劈肉,在汽轮机、发电机上节能好比是在蚊子肚里刮油,而在汽轮机冷端节能就是在肥猪屁股上割肉。冷端优化节能相对于其它环节而言,节能潜力最大,效果更为显著。

 2.冷端优化P2R2技术原理 

1)目标函数的定义 

   冷端优化的目标函数定义为汽轮机功率增量ΔPT减去冷端设备用电功率增量ΔPc,那么求解ΔN=ΔPT-ΔPc=fmax(RtRh)即为冷端优化,其中RtRh为冷端凝汽器热阻及循环冷却水系统水阻,简称冷端优化P2R2技术。

   洁能管(R)用于冷端优化时,热阻函Rt、汽轮机功率增量函数ΔPT、水阻函数Rh和循泵电功率增量ΔPc可以分别表示为:

Rt=ft(Z,do,t,l,n,λ,β3,Qw,tw1,i,e,α)   

ΔPT = fT(Z,do,t,l,n,λ,β3,i,e,α,Dk,Qw,tw1)

Rh=fh(Qw,di,l,n,Z,tw1,Di,L,H,i,e,α)   

ΔPc=fc(di,l,n,Z,tw1,Di,L,H, i,e,α,Qw)   

 那么目标函数可以表示为:

ΔN= f(Z,do,t,l,n,λ,Di,L,H,i,e,α,β3,Qw,tw1,Dk)

 冷端优化的任务就是在特定的边界条件下,求解ΔN为最大值时各变量的最佳组合。根据优化参数的不同,冷端优化可分为结构参数优化和运行参数优化。凡涉及冷端结构参数如凝汽器冷却水流程Z、冷凝管外径do长度l根数n壁厚t冷凝管材导热系数λ及洁能管(R)ie、α参数优化的,称为结构参数优化。凡涉及改变冷端运行参数如凝汽器进汽量Dk、冷却水量Qw、进水温度tw1等的优化的,称为运行参数优化。

 冷端优化P2R2技术的关键在于精确的数学模型。

2)数学模型

      1 2为典型的汽轮机功率增量曲线

          

                       2 汽轮机功率增量曲线

2)图3为典型机组凝汽器Rt与进水温度tw1和循环冷却水量Qw的函数关系图


           图 3凝汽器热阻Rt随冷却水量Qw、水温tw1变化的曲面

34典型机组循环冷却水系统水阻曲线图

4循环冷却水系统水阻与冷却水量Qw的关系图(di,l,n,Z,tw1,Di,L,H,i,e,α恒定)

45为典型机组循环冷却水泵流量-效率曲线图

    

                             5循环冷却水泵流量-效率曲线图(tw1影响忽略不计)

 3.冷端优化P2R2技术应用效果

 简单说,冷端优化P2R2技术就是寻找热阻和水阻的平衡点,以达到最大的供电功率,最小的供电煤耗。以300MW机组为例,采用洁能管(R)对冷端结构参数与运行参数进行优化结果如下:

 以售电价0.5/度、机组年利用率85%计算,机组在不改变其它参数的前提下,仅仅通过运行参数优化,20℃工况优化后供电功率增加672kW,年节能效益高达250万元;同样在20℃工况点,通过洁能管(R)结构参数优化+运行参数优化,机组可多供2817kW,年节能效益达1049万元。有关洁能管(R)用于冷端优化效果的详细数据请见西安热工研究院所做《徐州华润电力有限公司#1机凝汽器性能试验报告》和《华能苏州热电有限公司#2机凝汽器性能试验报告》。