一种供工业蒸汽热电联产运行方法与流程

本发明属于热电联产供热机组或节能项目，具体涉及一种供工业蒸汽热电联产运行方法。

背景技术：

1、随着我国社会经济的不断发展，工业供汽需求不断增加。在机组发电过程中利用部分抽汽进行工业供汽，可以提高能源的利用效率，从而减少冷源损失。

2、在工业用汽的系统中，传统的做法一般是采用减温减压，但这样会造成蒸汽的品位浪费较大。而变工况是机组运行时的主要工况，不同负荷工况下，各抽汽口的压力、温度也会有所变化，面对不同的供热需求，采用合理的供热方案和手段将汽轮机抽汽蒸汽参数与工业用汽参数进行匹配，才能满足供热的需求同时又有良好的经济性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种供工业蒸汽热电联产运行方法，采用压力匹配器利用部分低品质蒸汽进行工业供汽，根据机组实际运行工况分配热负荷，在尽可能减少机组发电煤耗量的同时达到工业供汽的要求，不需要频繁切换、启停机组，有利于机组的节能降耗，保证供热的可靠性和经济性。

2、为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种供工业蒸汽热电联产运行方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤1：每台抽凝机组选择适配的抽汽位置作为压力匹配器的高压驱动蒸汽和低压吸入蒸汽汽源，建立抽凝机组变工况模型；

5、步骤2：在抽凝机组变工况模型的基础上拟合火电厂n台抽凝机组发电煤耗率be和高压驱动蒸汽量gp、低压吸入蒸汽量gh、发电量pe的关系式：

6、

7、式中：i为机组序号，i≤n；bei为第i台机组发电煤耗率，g/kwh；gpi为第i台机组压力匹配器高压驱动蒸汽量，t/h；ghi为第i台机组压力匹配器低压吸入蒸汽量，t/h；pei为第i台机组发电量，kw；ai、bi、ci为第i台机组拟合关系式的多项式系数；mi为第i台机组拟合关系式的多项式的次数；

8、步骤3：根据每台机组当前时刻发电量pei、工业供汽需求量g、工业供汽目标参数、每台机组两个抽汽位置对应的机组最大工业抽汽量g1maxi与g2maxi之和gi进行机组工业热负荷初步分配：

9、(1)如果g<gi,计算每台机组从发电量pei到承担工业供汽需求量g并发电的煤耗率变化，并将煤耗率的变化值δb′ei与发电量的乘积按照从小到大的顺序排列，两个抽汽位置的供汽量比例即引射系数初步设置为ghi:gpi＝u，即：

10、

11、δb′e1*pe1＜δb′e2*pe2＜...＜0＜...＜δb′en*pen

12、工业热负荷初步分配方法为δb′en*pen对应的机组优先供汽；

13、(2)如果g>gi,计算每台机组从发电量pei到承担机组最大工业抽汽量gi并发电的煤耗率变化，并将煤耗率的变化值δbei与发电量的乘积按照从小到大的顺序排列，即：

14、

15、δbe1*pe1＜δbe2*pe2＜...＜0＜...＜δben*pen

16、工业热负荷初步分配方法为δbei*pei越大的机组优先供热，超出部分由次之机组承担，即δben*pen对应机组优先供汽，最后是δbe1*pe1对应机组供汽；

17、步骤4：(1)对于g<gi的情况，δbe′n*pen对应的机组两个抽汽位置供汽量为：

18、

19、上标'表示g<gi的情况；

20、(2)对于g>gi的情况，对于δben*pen对应的机组，初设引射系数u，即：

21、

22、该机组两个抽汽位置的最大工业抽汽量之和为gn，则：

23、

24、根据以上两种情况，将对应机组电负荷，高压驱动蒸汽量和低压吸入蒸汽量输入机组的抽凝机组变工况模型中，根据弗留格尔公式得到高压驱动蒸汽抽汽位置的压力pp和温度tp、低压吸入蒸汽抽汽位置的压力ph和温度th，计算膨胀比e和压缩比β:

25、

26、

27、式中：pc为工业供汽目标压力；

28、根据压力匹配器厂家提供的引射系数与膨胀比、压缩比的关系曲线，计算该膨胀比和压缩比对应的引射系数u'，令u＝u'，重复步骤4计算，直到u和u'的绝对误差值小于设定的误差值；

29、计算过程需要设定的边界条件为：

30、(1)g'pn、gpn值小等于对应位置抽汽量的最大值，即g'pn<g1maxn、gpn<g1maxn；(2)g'hn、ghn值小等于对应位置抽汽量的最大值，即g'hn<g2maxn、ghn<g2maxn；(3)压力匹配器出口压力为工业供汽目标压力pc，高压驱动蒸汽抽汽位置的压力pp大于pc，即pp>pc。

31、(4)低压吸入蒸汽的升压比不能超过2.5，即pc/ph≤2.5；

32、(5)压力匹配器出口温度tc高于工业抽汽需求目标温度；

33、(6)g'pn、gpn值不低于压力匹配器厂家提供的设计流量的50％；

34、经过以上计算，δbe′n*pen、δben*pen对应的机组不满足上述条件时，超出部分的供汽量由次之机组承担，计算步骤同上。

35、进一步的，对于多台抽凝机组，各抽凝机组共用一台压力匹配器，或每台抽凝机组配备一台压力匹配器。

36、进一步的，步骤1中所述选择适配的抽汽位置，高压驱动蒸汽的汽源选择新蒸汽、再热冷段抽汽或再热热段抽汽，低压吸入蒸汽的汽源选择四级抽汽或五级抽汽。

37、进一步的，步骤3中所述的机组最大工业抽汽量，若以再热冷段抽汽作为高压驱动蒸汽，为保证再热器不会超温，抽汽量不超过再热冷段总汽量的5％。

38、进一步的，引射系数还能通过以下公式计算获得：

39、

40、式中：km为压力匹配器内流体速度系数，m＝1，2，3，4；分别表示高压驱动蒸汽、低压吸入蒸汽和出口蒸汽的临界速度；λp2、λh2、λc3分别表示对于混合室入口截面上的驱动流体折算等熵速度、混合室入口截面上的吸入流体折算等熵速度、混合室出口截面上的出口流体等熵速度。

41、进一步的，引射系数初步设定为u＝0.5，即：

42、或者

43、进一步的，压力匹配器在实际运行中，越接近额定参数效率越高，效率的计算方法为：

44、

45、式中：η为压力匹配器效率；δhp为高压驱动蒸汽至低压吸入蒸汽的等熵焓降；δhh为低压吸入蒸汽至输出蒸汽的等熵焓降；当2<δhp/δhh<6时，压力匹配器引射效率高，选择引射效率高的压力匹配器，节能效果更好。

46、进一步的，压力匹配器出口温度tc由引射系数u决定，根据引射系数u和进出口能量平衡，求出压力匹配器出口蒸汽焓值之后求出压力匹配器出口温度tc，压力匹配器出口蒸汽焓值的求解公式为：

47、

48、式中：hc为压力匹配器出口蒸汽焓值，hp为高压驱动蒸汽焓值，hh为低压吸入蒸汽焓值；根据压力匹配器出口蒸汽压力pc和焓值hc求得出口温度tc；出口温度tc需大于工业抽汽需求目标温度，该抽汽方案才能符合工业抽汽要求。

49、进一步的，若压力匹配器出口蒸汽温度tc高于工业抽汽需求目标温度，通过增设喷水减温装置，根据质量守恒和能量守恒计算高压驱动蒸汽、低压吸入蒸汽的抽汽量和减温水量。

50、进一步的，对于次之机组承担的工业抽汽量低于压力匹配器厂家提供的设计流量的50％时，压力匹配器不抽吸低压吸入蒸汽，此时压力匹配器作为减温减压器使用。

51、本发明的有益效果是：采用压力匹配器利用部分低品质蒸汽进行工业供汽，根据机组实际运行工况分配热负荷，在尽可能减少机组发电煤耗量的同时达到工业供汽的要求，不需要频繁切换、启停机组，有利于机组的节能降耗，保证供热的可靠性和经济性。