熱電廠鍋爐—汽輪機的優化調度

渠懷騰

摘 要：以熱電廠鍋爐汽輪機優化調度工作為研究對象，在了解鍋爐汽輪機調度優化基本要求的情況下，分析了優化調度的選擇路徑，最后對鍋爐汽輪機的優化調度策略與方法進行了詳細的研究。總體而言，本文所介紹的熱電廠鍋爐汽輪機優化調度策略具有可行性，能夠滿足熱電廠的基本運行需求，因此應該在更多地區做進一步推廣。

關鍵詞：熱電廠；鍋爐汽輪機；優化調度

前言

雖然我國在總體資源占有高于其他國家，但是在人均占有量上與其他國家有著顯著的差距。尤其是在近些年的經濟發展建設中，工業生產能源消耗逐年增加，隨之而來的環境污染問題也越來越嚴重，能源的供應也出現了緊缺現象。

1 火電廠鍋爐汽輪機系統的問題

1.1 二氧化硫排放

我國在能源消耗方面主要是以煤炭為主，煤炭當中約有85%是用于燃燒提取，近些年我國火電廠每年用煤已經超過了十億噸，同時煤炭平均的含硫量約為1%，我國在二氧化硫方面的排放約為2500 萬噸，其中電廠的排放占比約為30%。由此可見，火電廠的二氧化硫排放問題非常嚴重。

1.2 火電廠鍋爐汽輪機系統排放的二氧化碳氣體問題

火電廠在生產時會燃燒較多的煤炭資源，產生較多的二氧化碳氣體，二氧化碳氣體的增多，就導致溫室效應加劇，對于全球的溫室效應來說，主要就是由于二氧化碳氣體造成，只有較少一部分是由其它的溫室氣體造成，現在隨著經濟建設的快速發展，對各種能源的利用增加，使得二氧化碳氣體排放增加，特別是對于火電廠來說，生產所用的煤炭資源高達十幾億噸，排放了大量的二氧化碳氣體。

1.3 煙氣與廢渣排放

因為燃燒高硫煤的現象，煙氣當中會含有大量的三氧化硫，酸露點的溫度會超過140℃，為了預防設備發生腐蝕的問題，會采用比較高的煙氣排放溫度。當前我國發電廠的鍋爐煙氣排放溫度平均在110 至160℃，工業中的鍋爐溫度還會更高。也正是因為煙氣的高溫度排放，會導致發電站的熱效率顯著下降，從而促使電廠鍋爐為大氣排放的總熱量超過熱損失的12%，這也就相當于每年損失約6000 萬噸煤炭，而這一些燃料的燃燒會多排放出近1 億噸的二氧化碳。

2 熱電廠鍋爐汽輪機優化調度算法

對于熱電廠而言，在鍋爐汽輪機優化調度過程中需要嚴格規范每個生產環節，熱負荷就是其中的重點，需要工作人員嚴格按照熱電廠生產規范來進行計算，根據計算結果確定進氣量的最佳參數。在此基礎上，在載荷分配環節，為了獲得更理想的效果，就需要相對應的工作環節進行效率分配，這樣才能獲得更全面的資料。按照上述要求，結合熱電廠鍋爐汽輪機的運行特征，可以判斷鍋爐的約束條件就是每臺鍋爐最大產氣量與最小產氣量之間的制約，汽輪機在正常的生產環節中，需要以最大進給量與最大抽氣量、最小排氣量等關鍵參數，確定這些參數對產電功率的影響，再配合其他的約束條件，在對其進行歸納整理之后，就可以得到熱電廠優化調度的模型數據。同時，在汽輪機優化調度過程中，工作人員需要充分考慮到可能出現的裝置停運、投入使用等行為所引發的效率變化。所以在這種情況下，需要采用整數規劃的方法，將非線性汽輪機工況圖代入到分區線性規劃中，按照分支界限反向跟蹤的方法完成求解。

3 熱電廠鍋爐汽輪機優化調度的實現

3.1 實現路徑

對于熱電廠鍋爐汽輪機而言，其運行過程較為復雜，但是具體的生產流程都是可以按照上文所介紹的三種狀態進行闡述，并且在上述的三種生產狀態下所造成的能量損失會直接影響優化調度的最終分析結果。基于這一特征，本文所介紹的汽輪機優化調度實現路徑，就是要根據蒸發量與鍋爐汽輪機的工作效率變化，制定出針對性的解決方案。一般熱電廠鍋爐在以高爐煤氣為原料時，其燃燒熱值容易被測量出來，此時在理想的工作狀態下，可以采用正平衡法確定其工作效率。但是在實際上，要求熱電廠在生產過程中大量的使用高爐煤氣是不現實的，煤是熱電廠最主要的原材料，而在煤燃燒過程中，由于其熱值測量十分復雜，若采用正平衡法難以獲得準確數據。所以在這種情況下，就需要采用間接測量的方法，在確定鍋爐能量損耗變化的基礎上，再配合反平衡法等理論技術手段，獲得不同工況下的鍋爐工作效率曲線。根據這個工作效率曲線，就能快速確定汽輪機優化調度的路徑。

3.2 注意事項

（1）在汽輪機設備中，凝汽器設備的運行質量會直接影響汽輪機的運行效率，并且決定了整個系統的穩定性、安全性。因此在正常的汽輪機運行過程中，需要保證凝汽器可以始終處于真空的運行狀態下。所以在優化調度過程中，工作人員需要在規定時間來對凝汽器設備運行狀態進行評估，并且在檢測時，可以同時了解水位與水溫的變化，將其變化幅度控制在理想范圍內，允許有小規模的波動變化。

（2）優化高壓缸通流部分也是優化調度汽輪機的重要組成部分，這是因為大部分的汽輪機存在缺陷，在運行過程中不僅會消耗大量的能量，還會持續降低通流效率，并且大部分零部件在經過長期的運行后，普遍會存在安全隱患。在這種情況下，可以采取加大高壓隔板汽封軸間隙的手段來解決問題，促使系統可以形成自動調整汽封，不僅可以保證汽輪機機組的運行安全性，也能降低未來運行成本，實現了優化調度。

（3）電功率與抽氣量影響著汽輪機的負荷分配水平，并且這兩個數據很難通過工作人員的經驗來確定。在經過對汽輪機優化調度的計算和研究后，發現負荷有兩個相同的汽輪機組分配，但是這種分配方案不是最佳的。

結束語

熱電廠一直是我國高能耗企業，也是環境污染源之一，因此做好熱電廠的節能減排具有極高的環保價值與經濟價值。本文所介紹的熱電廠鍋爐汽輪機優化調度策略是在數學模型基礎上提出的，通過對汽輪機的運行特征進行線性分析與非線性分析，了解不同工況下的運行特征，可以進一步加深工作人員對汽輪機運行特征的了解，依靠優化模型，能夠提高汽輪機的運行效率，最終為實現熱電廠長遠發展奠定基礎。

參考文獻

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