一种带节能评估装置的射汽真空系统及其运行方法
【专利摘要】本发明公开了一种带节能评估装置的射汽真空系统及其运行方法，该真空系统包括高背压凝汽器、低背压凝汽器、蒸汽喷射器、疏水箱和真空泵，还包括节能评估装置，节能评估装置包括DCS控制终端、温度、压力传感器和流量计。本发明相比现有技术具有以下优点：通过DCS控制终端实现对数据的运算和对各个部分的控制，已达到资源配置最优化，使综合能耗保持最低；通过本方案企业改造成本低，可监视机组不同负荷下射汽真空系统所取得的节能效果；可依据节能效果进行两种真空系统之间在线切换；本方案操作简单无需对运行人员进行专门的培训，容易上手。
【专利说明】
-种带节能评估装置的射汽真空系统及其运行方法
技术领域
[0001] 本发明设及发电厂凝汽器真空系统节能技术领域，尤其设及一种带节能评估装置 的射汽真空系统及其运行方法。
【背景技术】
[0002] 针对当今世界出现的能源危机，节能降耗日趋迫切。作为燃煤大户火电厂的节能 改造任务尤为关键。目前火电厂凝汽器的真空系统普遍由水环真空累组成，在夏季运行时 由于溫度升高真空累易发生汽蚀，导致真空累效率下降，凝汽器真空度降低进而使机组发 电效率降低。
[0003] 为节能提效，对火电厂节能工作的深度挖潜，各厂纷纷针对自身情况对真空系统 进行了不同改造。本方案是针对采用射汽抽汽器的凝汽器抽真空系统，改造后的真空系统 较改造前真空累的耗电量大幅降低，最直接收益就是降低了厂用电量。为综合评价真空系 统改造后节能效果，我们不能单方面考虑降低厂用电量带来的收益，需要把系统投用后所 附带的能量损失同时考虑进去。我们设计本方案实时对真空系统的节能情况进行监控评 巧U，W切换最合适最经济的方案。
[0004] 该套装置结构简单，改造成本低，并可W方便在线实时监测所取得的节能效果，运 行人员可W根据此节能效果来判断凝汽器真空系统采用何种运行方式，提高了运行经济效 率，由于同样发电量的燃煤量可W减少，因此每年可减少较多的二氧化碳排放量，产生"节 能减排"的良好社会效益。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种带节能评估装置的射汽真空 系统及其运行方法。
[0006] 本发明是通过W下技术方案实现的：一种带节能评估装置的射汽真空系统，包括 高背压凝汽器、低背压凝汽器、蒸汽喷射器、疏水箱和真空累，真空累与高背压凝汽器和低 背压凝汽器的真空管路连接，其特征在于:蒸汽喷射器有两台，分别是第一蒸汽喷射器和第 二蒸汽喷射器，第一蒸汽喷射器的引射流体进口与高背压凝汽器的真空管路连接，第二蒸 汽喷射器的引射流体进口与低背压凝汽器的真空管路连接，第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷 射器的工作流体进口均与辅助蒸汽母管连接，第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器的混合流 体出口均与疏水箱连接，疏水箱底部设置有疏水管路，疏水箱顶部设置减溫水管路，还包括 节能评估装置，节能评估装置包括DCS控制终端、引射溫度传感器、引射压力传感器、引射流 量计、减溫溫度传感器、减溫压力传感器、减溫流量计、疏水溫度传感器和疏水压力传感器； 引射溫度传感器、引射压力传感器、引射流量计、减溫溫度传感器、减溫压力传感器、减溫流 量计、疏水溫度传感器、疏水压力传感器和真空累均与DCS控制终端电性连接；引射溫度传 感器、引射压力传感器和引射流量计安装在辅助蒸汽母管上，减溫溫度传感器、减溫压力传 感器和减溫流量计安装在减溫水管路上，疏水溫度传感器和疏水压力传感器安装在疏水管 路上。
[0007]作为对上述方案的进一步改进，真空累有=台，分别是第一真空累、第二真空累和 第=真空累，=台真空累并联后与高背压凝汽器和低背压凝汽器的真空管路连接。
[000引作为对上述方案的进一步改进，第一真空累和第二真空累的功率大于第=真空累 的功率。
[0009] 作为对上述方案的进一步改进，第一真空累和第二真空累的功率是50%容量的真 空累。
[0010] 作为对上述方案的进一步改进，第=真空累还与疏水箱连接。
[0011] 本方案还提供上述带节能评估装置的射汽真空系统的运行方法，其特征在于步骤 如下：
[0012] 步骤一、=台真空累同时启动，快速建立凝汽器真空，使凝汽器真空度达到预定 值；
[0013] 步骤二、通过DCS控制终端关闭第一真空累和第二真空累同时切换投用第一蒸汽 喷射器和第二蒸汽喷射器，并计算系统所耗蒸汽等效功率Pi，
[0014]
[0015] 其中，Dzq是系统所耗蒸汽流量，单位是t/h，由引射流量计测得上传至DCS控制终 端，hi为辅助蒸汽母管蒸汽洽值，h2为疏水箱疏水的洽值，单位是kj/kg，
[0016] hi = f (pi'ti)，h2 = f (P2，t2)
[0017]其中h = f(p，t)由水和水蒸气性质计算公式IAPWS-IF97得出，
[0018] Pi为辅助蒸汽母管蒸汽压力，由引射压力传感器计采集，ti为辅助蒸汽母管蒸汽溫 度，由引射溫度传感器采集，P2为疏水箱疏水压力，由疏水压力传感器采集，t2为疏水箱疏水 溫度，由疏水溫度传感器采集;皿为汽轮机组热耗率，单位是kJ/kWh，HR是机组耗差系统中 当前负荷下的热耗率；
[0019] 步骤=、计算减溫水流量所增加的凝累耗功P2，
[0020] P2 = P-P'
[0021] P = f' (Qns)
[0022] P'=f'(Qns-Qjw)
[0023] 其中P和P'是凝结水流量对应的凝结水累功率，f/是汽轮机厂家提供的凝结水流 量与凝结水累功率特性曲线。Qns为凝结水流量，从汽轮机机组控制系统读取，Qjw为疏水箱 减溫水流量，由减溫流量计采集；
[0024] 步骤四、计算投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器后机组背压变化影响的汽机 功率P3，
[0025] Ps = Pqj X 化-k'）
[0026] k = f" (Pby)
[0027] k'=f"(Pby'）
[0028] 其中k和k'分别为Pby和Pby'对应的汽轮机背压对凝汽器的修正系数，f"是汽轮机 厂家提供的背压对功率的修正曲线，Pby为切换投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前 的汽轮机背压，Pby '切换投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之后的汽轮机背压，Pqj为 汽轮发电机组的实时功率，直接从汽轮机控制系统读取；
[0029] 步骤五、计算第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器的节能效果Pjn
[0030] P 化=Pzkb-(Pl+P2+P3+Pzkbc)
[0031] Pzkb = PzWm+Pzkbb+Pzkbc [003^ Pzkba=IaX (Ua X d) a X %)
[0033] Pzkbb = IbX (UbX 4bXrib)
[0034] Pzkbc=IcX (UcX 4 cXric)
[0035] 其中Pz化为切换投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前=台真空累的功率之 和，Ia、Ib和I。分别为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前第一真空累、第二真空累 和第=真空累的电机运行电流，Ua、化和化分别为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之 前第一真空累、第二真空累和第=真空累的电机运行电压，〇3、〇6和?。分别为投用第一蒸 汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前第一真空累、第二真空累和第=真空累的电机功率因数， %、化和n。分别为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前第一真空累、第二真空累和第 S真空累的电机效率，Pzkb。为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器后第S真空累的功 率，
[0036] Pzkbc=Ic' X 化C' X 4 c' Xnc')
[0037] Ic/、Uc/、(1) c/和ric/分别是投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器后第S真空累 的电机运行电流、电机运行电压、电机功率因数和电机效率；
[0038] 步骤六、判定节能效果，切换运行方式
[0039] 当門n>0时，机组开始产生节能收益并累计，DCS控制终端控制真空系统保持当前 运行方式；当IV<〇时，说明射汽真空系统不再节能，DCS控制终端控制真空系统启动第一真 空累和第二真空累，关闭第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器并停运第=真空累并停运第= 真空累。
[0040] 本发明相比现有技术具有W下优点：通过DCS控制终端实现对数据的运算和对各 个部分的控制，已达到资源配置最优化，使综合能耗保持最低;通过本方案企业改造成本 低，可监视机组不同负荷下射汽真空系统所取得的节能效果;可依据节能效果进行两种真 空系统之间在线切换;本方案操作简单无需对运行人员进行专口的培训，容易上手。
【附图说明】
[0041 ]图1是带节能评估装置的射汽真空系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0042] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在W本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
[0043] 实施例1
[0044] -种带节能评估装置的射汽真空系统，包括高背压凝汽器11、低背压凝汽器12、蒸 汽喷射器、疏水箱4和真空累，真空累与高背压凝汽器11和低背压凝汽器12的真空管路连 接，其特征在于：蒸汽喷射器有两台，分别是第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32,第一 蒸汽喷射器31的引射流体进口与高背压凝汽器11的真空管路连接，第二蒸汽喷射器32的引 射流体进口与低背压凝汽器12的真空管路连接，第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32的 工作流体进口均与辅助蒸汽母管5连接，第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32的混合流 体出口均与疏水箱4连接，疏水箱4底部设置有疏水管路41，疏水箱4顶部设置减溫水管路 42,还包括节能评估装置，节能评估装置包括DCS控制终端9、引射溫度传感器71、引射压力 传感器61、引射流量计81、减溫溫度传感器72、减溫压力传感器62、减溫流量计82、疏水溫度 传感器73和疏水压力传感器63;引射溫度传感器71、引射压力传感器61、引射流量计81、减 溫溫度传感器72、减溫压力传感器62、减溫流量计82、疏水溫度传感器73、疏水压力传感器 63和真空累均与DCS控制终端9电性连接；引射溫度传感器71、引射压力传感器61和引射流 量计81安装在辅助蒸汽母管5上，减溫溫度传感器72、减溫压力传感器62和减溫流量计82安 装在减溫水管路42上，疏水溫度传感器73和疏水压力传感器63安装在疏水管路41上。为了 实现对凝汽器射汽真空系统的节能评估，我们需要充分了解系统改造之后所增加的能源的 消耗与节省的能源，通过运样的设计来获取数据判断节能情况。设置引射溫度传感器71、引 射压力传感器61和引射流量计81是为充分了解系统所增加的能耗，减溫溫度传感器72、减 溫压力传感器62和减溫流量计82是为充分了解系统所增加的能耗，疏水溫度传感器73和疏 水压力传感器63是为充分了解系统所增加的能耗;通过DCS控制终端9实现对数据的运算和 对各个部分的控制，已达到资源配置最优化，使综合能耗保持最低。
[0045] 真空累有S台，分别是第一真空累21、第二真空累22和第S真空累23，S台真空累 并联后与高背压凝汽器11和低背压凝汽器12的真空管路连接。
[0046] 第一真空累21和第二真空累22的功率大于第S真空累23的功率。采用两大一小的 配制，能够按照实际生产需求灵活调整真空系统的配制，维持适当真空度的前提下最优化 配制，使能量利用效率最高。第一真空累和第二真空累的功率是50%容量的真空累。
[0047] 第=真空累23还与疏水箱4连接。第=真空累23能够让疏水箱4内内保持一定的负 压，减小引射介质进口与混合流体出口之间的压力差，保证第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽 喷射器32的工作效率。
[004引实施例2
[0049] -种带节能评估装置的射汽真空系统的运行方法，其特征在于步骤如下：
[0050] 步骤一、=台真空累同时启动，快速建立凝汽器真空，使凝汽器真空度达到预定 值；
[0051] 步骤二、通过DCS控制终端9关闭第一真空累21和第二真空累22同时切换投用第一 蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32,并计算系统所耗蒸汽等效功率Pi,
[0化2]
[0053] 其中，Dzq是系统所耗蒸汽流量，单位是t/h，由引射流量计81测得上传至DCS控制终 端9，
[0054] hi为辅助蒸汽母管5蒸汽洽值，h2为疏水箱4疏水的洽值，单位是kj/kg，
[0055] hi = f (pi,ti) ,h2 = f (p2,t2)
[0056] 其中h = f(p，t)由水和水蒸气性质计算公式IAPWS-IF97得出，
[0057] Pi为辅助蒸汽母管5蒸汽压力，由引射压力传感器61计采集，ti为辅助蒸汽母管5蒸 汽溫度，由引射溫度传感器71采集，P2为疏水箱4疏水压力，由疏水压力传感器63采集，t2为 疏水箱4疏水溫度，由疏水溫度传感器73采集;HR为汽轮机组热耗率，单位是kJ/kWh，皿是机 组耗差系统中当前负荷下的热耗率；
[0058] 步骤=、计算减溫水流量所增加的凝累耗功P2，
[0059] Pa = P-P'
[0060] p = f'(Qns)
[0061] P'=f' (Qns-Qjw)
[0062] 其中P和P'是凝结水流量对应的凝结水累功率，f/是汽轮机厂家提供的凝结水流 量与凝结水累功率特性曲线，Qns为凝结水流量，从汽轮机机组控制系统读取，Qjw为疏水箱4 减溫水流量，由减溫流量计82采集；
[0063] 步骤四、计算投用第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32后机组背压变化影响的 汽机功率P3，
[0064] Ps = Pqj X 化-k'）
[00化]k = f" (Pby)
[0066] k'=f"(Pby'）
[0067] 其中k和k'分别为Pby和Pby'对应的汽轮机背压对凝汽器的修正系数，f"是汽轮机 厂家提供的背压对功率的修正曲线，的y为切换投用第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32 之前的汽轮机背压，Pby'切换投用第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32之后的汽轮机背 压，Pu为汽轮发电机组的实时功率，直接从汽轮机控制系统读取；
[0068] 步骤五、计算第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32的节能效果Pjn
[0069] P化=Pzkb-(Pi+P2+P3+Pzkbc)
[0070] Pzkb = Pzkba+Pzk 化+Pzkbc
[0071] Pzkba=IaX (UaX d) a X %)
[0072] Pzkbb = IbX (UbX 4bXrib)
[007；3] Pzkbc=IcX (UcX 4 cXric)
[0074] 其中Pz化为切换投用第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32之前=台真空累的功 率之和，Ia、Ib和I。分别为投用第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32之前第一真空累21、 第二真空累22和第=真空累23的电机运行电流，Ua、化和化分别为投用第一蒸汽喷射器31和 第二蒸汽喷射器32之前第一真空累21、第二真空累22和第=真空累23的电机运行电压， 〇3、Ob和Oc分别为投用第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32之前第一真空累21、第二 真空累22和第=真空累23的电机功率因数，屯、化和ric分别为投用第一蒸汽喷射器31和第二 蒸汽喷射器32之前第一真空累21、第二真空累22和第S真空累23的电机效率，Pzkbe为投用 第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32后第=真空累23的功率，
[0075] Pzkbc=Ic' X 化C' X 4 c' Xnc')
[0076] Ic/、Uc/、d) c/和ric/分别是投用第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32后第S真 空累23的电机运行电流、电机运行电压、电机功率因数和电机效率；
[0077] 步骤六、判定节能效果，切换运行方式
[0078] 当門。>0时，机组开始产生节能收益并累计，DCS控制终端9控制真空系统保持当前 运行方式；当IV<〇时，说明射汽真空系统不再节能，DCS控制终端9控制真空系统启动第一 真空累21和第二真空累22关闭第一蒸汽喷射器31和第二蒸汽喷射器32并停运第=真空累 23并停运第=真空累23。
[0079] W上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种带节能评估装置的射汽真空系统，包括高背压凝汽器、低背压凝汽器、蒸汽喷射 器、疏水箱和真空栗，所述真空栗与高背压凝汽器和低背压凝汽器的真空管路连接，其特征 在于:所述蒸汽喷射器有两台，分别是第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器，所述第一蒸汽喷 射器的引射流体进口与高背压凝汽器的真空管路连接，所述第二蒸汽喷射器的引射流体进 口与低背压凝汽器的真空管路连接，所述第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器的工作流体进 口均与辅助蒸汽母管连接，所述第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器的混合流体出口均与疏 水箱连接，所述疏水箱底部设置有疏水管路，所述疏水箱顶部设置减温水管路，还包括节能 评估装置，所述节能评估装置包括DCS控制终端、引射温度传感器、引射压力传感器、引射流 量计、减温温度传感器、减温压力传感器、减温流量计、疏水温度传感器和疏水压力传感器； 所述引射温度传感器、引射压力传感器、引射流量计、减温温度传感器、减温压力传感器、减 温流量计、疏水温度传感器、疏水压力传感器和真空栗均与所述DCS控制终端电性连接;所 述引射温度传感器、引射压力传感器和引射流量计安装在辅助蒸汽母管上，所述减温温度 传感器、减温压力传感器和减温流量计安装在所述减温水管路上，所述疏水温度传感器和 疏水压力传感器安装在所述疏水管路上。2. 如权利要求1所述一种带节能评估装置的射汽真空系统，其特征在于:所述真空栗有 三台，分别是第一真空栗、第二真空栗和第三真空栗，三台所述真空栗并联后与所述高背压 凝汽器和低背压凝汽器的真空管路连接。3. 如权利要求2所述一种带节能评估装置的射汽真空系统，其特征在于:所述第三真空 栗还与所述疏水箱连接。4. 如权利要求2所述一种带节能评估装置的射汽真空系统，其特征在于:所述第一真空 栗和第二真空栗的功率大于所述第三真空栗的功率。5. 如权利要求4所述一种带节能评估装置的射汽真空系统，其特征在于:所述第一真空 栗和第二真空栗的功率是50%容量的真空栗。6. -种如权利要求4所述带节能评估装置的射汽真空系统的运行方法，其特征在于步 骤如下： 步骤一、三台真空栗同时启动，快速建立凝汽器真空，使凝汽器真空度达到预定值； 步骤二、通过DCS控制终端关闭第一真空栗和第二真空栗同时切换投用第一蒸汽喷射 器和第二蒸汽喷射器，并计算系统所耗蒸汽等效功率P1，其中，Dzq是系统所耗蒸汽流量，单位是t/h，由引射流量计直接测得，In为辅助蒸汽母管 蒸汽焓值，h2为疏水箱疏水的焓值，单位是kj/kg， hl = f(pi，tl)，h2 = f(P2，t2) 其中h = f(p，t)由水和水蒸气性质计算公式IAPWS-IF97得出， P1为辅助蒸汽母管蒸汽压力，由引射压力传感器计采集，t为辅助蒸汽母管蒸汽温度， 由引射温度传感器采集，P2为疏水箱疏水压力，由疏水压力传感器采集，^为疏水箱疏水温 度，由疏水温度传感器采集;HR为汽轮机组热耗率，单位是kJ/kWh，HR是机组耗差系统中当 前负荷下的热耗率； 步骤三、计算减温水流量所增加的凝栗耗功P2，) 其中P和P'是凝结水流量对应的凝结水栗功率，是汽轮机厂家提供的凝结水流量与 凝结水栗功率特性曲线。Qns为凝结水流量，从汽轮机机组控制系统读取，Qp为疏水箱减温 水流量，由减温流量计采集； 步骤四、计算投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器后机组背压变化影响的汽机功率 P3, 其中k和k'分别为Pby和Pby '对应的汽轮机背压对凝汽器的修正系数，f〃是汽轮机厂家提 供的背压对功率的修正曲线，Pby为切换投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前的汽轮 机背压，Pby '切换投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之后的汽轮机背压，Pqj为汽轮发 电机组的实时功率，直接从汽轮机控制系统读取； 步骤五、计算第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器的节能效果Pjn其中Pzkb为切换投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前三台真空栗的功率之和， Ia、Ib和I。分别为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前第一真空栗、第二真空栗和第 三真空栗的电机运行电流，U a、Ub和Uc分别为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前第 一真空栗、第二真空栗和第三真空栗的电机运行电压，Φ 3、和Φ。分别为投用第一蒸汽喷 射器和第二蒸汽喷射器之前第一真空栗、第二真空栗和第三真空栗的电机功率因数，n a、nb 和η。分别为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器之前第一真空栗、第二真空栗和第三真 空栗的电机效率，Pzkb。为投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器后第三真空栗的功率， Pzkbc=Ic7 X (Uc7 X Φ C7 Xnc7) Ic/、Uc/、Φ c/和Ilc/分别是投用第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器后第三真空栗的电机 运行电流、电机运行电压、电机功率因数和电机效率； 步骤六、判定节能效果，切换运行方式 当pjn>0时，机组开始产生节能收益并累计，DCS控制终端控制真空系统保持当前运行 方式；当pjn<0时，说明射汽真空系统不再节能，DCS控制终端控制真空系统启动第一真空栗 和第二真空栗，关闭第一蒸汽喷射器和第二蒸汽喷射器并停运第三真空栗。
【文档编号】F28B9/10GK106017128SQ201610511675
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】吕松松, 阮圣奇, 胡中强, 陈裕, 吴仲, 任磊, 邵飞, 徐钟宇, 陈开峰
【申请人】中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司