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        火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化思路與措施分析

        2021-01-16 21:12:02國欽姣山東?;瘓F(tuán)有限公司熱力電力分公司
        環(huán)球市場 2021年26期
        關(guān)鍵詞:動系統(tǒng)可用性火電廠

        國欽姣 山東?;瘓F(tuán)有限公司熱力電力分公司

        分析火電廠整體運行過程中電廠熱能與動力工程的合理應(yīng)用,結(jié)合國家對電廠指標(biāo)和電廠實際工作過程,分析熱動系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化改造。

        一、火電廠熱能與動力工程節(jié)能優(yōu)化的實際情況

        對火電廠煙氣和空氣系統(tǒng)進(jìn)行性能評價的機會。目前研究的火電廠系統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成,有三種可能的狀態(tài):滿負(fù)荷運行、減量運行和故障。假設(shè)所有子系統(tǒng)的故障率和維修率是恒定的。利用馬爾可夫生滅過程和概率方法對問題進(jìn)行了描述,并用一個轉(zhuǎn)移圖來表示系統(tǒng)的運行行為。充分工作狀態(tài)和簡化工作狀態(tài)之間的相互關(guān)系已得到發(fā)展。考慮到一些假設(shè),建立了一個概率模型。從火力發(fā)電廠的調(diào)查中選擇可行范圍內(nèi)的數(shù)據(jù),并以可用性矩陣的形式將各子系統(tǒng)對系統(tǒng)可用性的影響制成表格,為各子系統(tǒng)的故障和維修率的不同組合提供不同的性能/可用性水平。

        二、火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的合理應(yīng)用

        根據(jù)熱動系統(tǒng)的運行模式,特定火電系統(tǒng)擴容規(guī)劃中最優(yōu)策略的求解方法。因此,建立了一個兩階段隨機整數(shù)規(guī)劃模型。通過一組有限的情景,該模型包括與當(dāng)前運行的火電廠未來可用性相關(guān)的存在的不確定性。采用L形法對所得到的模型進(jìn)行數(shù)值求解,并以CPLEX為求解器,利用AMPL軟件進(jìn)行了實現(xiàn)和開發(fā)。所得結(jié)果驗證了本文所采用方法的有效性。通過負(fù)荷頻率控制(LFC)來調(diào)節(jié)互聯(lián)水火電系統(tǒng)的供電,從而使系統(tǒng)的預(yù)定頻率和聯(lián)絡(luò)線功率在規(guī)定的范圍內(nèi)與其它區(qū)域交換,水火電系統(tǒng)的負(fù)荷頻率由兩者共同控制但是模糊控制器的峰值超調(diào)量和穩(wěn)定時間比常規(guī)PI控制器要小,這一點從它們的結(jié)果中可以清楚地看出。該控制策略保證了頻率的穩(wěn)態(tài)誤差和聯(lián)絡(luò)線功率的變化在一定的公差范圍內(nèi)。利用matlab/SIMULINK軟件包對這些控制器的性能進(jìn)行了仿真。

        三、熱動系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化改造分析

        (一)改變熱動系統(tǒng)的運行方式

        根據(jù)各子系統(tǒng)的可用性矩陣和故障/維修率圖中得到的各種可用性值,分析各子系統(tǒng)的性能和最大可用性故障/維修率的最優(yōu)值,進(jìn)而確定各子系統(tǒng)的維修優(yōu)先級。為了提高系統(tǒng)的可靠性,熱工行業(yè)在過程自動化方面投入了大量的資金。這些系統(tǒng)的適當(dāng)維護(hù)和維護(hù)頻率一直是工業(yè)界日益重視的一些問題。任何中間系統(tǒng)即使在很短的時間間隔內(nèi)發(fā)生故障,也會影響生產(chǎn)。故障原因可能是設(shè)計不當(dāng)、系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)不善、缺乏溝通和協(xié)調(diào)、規(guī)劃不完善、缺乏專業(yè)知識/經(jīng)驗和庫存不足。因此,運行工藝設(shè)備需要高技能/經(jīng)驗豐富的維護(hù)人員。為了有效運行,核電站的各種系統(tǒng)必須盡可能地留在北部。然而,在操作過程中,它們很容易以隨機方式失敗。但是,故障子系統(tǒng)可在維修/更換后重新投入使用[3]。

        (二)熱動系統(tǒng)中節(jié)能應(yīng)用中降溫技術(shù)的改造

        在電廠中,實現(xiàn)熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化需要依靠先進(jìn)的技術(shù)量的支撐,電廠實際應(yīng)用中經(jīng)常采用的降溫方式中,會用噴水的方式降低熱度,實現(xiàn)溫控。在控制蒸汽過熱的方式中,供熱蒸汽過度熱的應(yīng)用,經(jīng)濟性較強,成本低,在熱動系統(tǒng)運行的過程中,通過特殊裝置將供熱蒸汽熱量傳送到系統(tǒng)中,完成整個系統(tǒng)的熱度轉(zhuǎn)化,促使汽輪機工作達(dá)到降溫效果,從而改善熱動系統(tǒng)的耗能,實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。在技術(shù)上不斷改進(jìn),科學(xué)合理利用,使凝汽機組達(dá)到發(fā)電多耗能少的效果[4]。

        (三)熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化中補水技術(shù)的改造

        該方法能幫助電力系統(tǒng)運行人員進(jìn)行最優(yōu)的提前計劃,即使風(fēng)電信息不確定。采用一種新的無參數(shù)自適應(yīng)粒子群算法求解隨機單元組合問題。通過高壓和中溫蒸汽的熱循環(huán)來產(chǎn)生能量的方法,它允許通過熱循環(huán)將熱能轉(zhuǎn)換為機械能或電能,從而提高能量和操作效率,在熱循環(huán)中,蒸汽的生成溫度被限制在中等值,包括以下步驟:在65巴以上的壓力和400巴以下的中等溫度下產(chǎn)生蒸汽°,在蒸汽輪機中膨脹所述蒸汽,中壓蒸汽,包括10-40巴之間,獲得中等濕度,低于15%,通過汽水分離器干燥所述蒸汽并重新加熱所述蒸汽,在蒸汽輪機中膨脹所述蒸汽,以及通過從渦輪機中抽取的多個蒸汽來加熱用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐水,以便與所述鍋爐水進(jìn)行熱交換。數(shù)值結(jié)果表明,采用隨機模型代替確定性模型時,日前電力系統(tǒng)規(guī)劃所涉及的風(fēng)險較低。

        (四)改進(jìn)鍋爐排煙技術(shù),充分利用排放污水

        電廠發(fā)電的過程中,廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和控制廢氣再循環(huán)的方法。包括用于感測發(fā)動機進(jìn)氣歧管中絕對氣體壓力的第一壓力傳感器、用于感測排氣歧管中絕對氣體壓力的第二壓力傳感器、用于檢測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器,檢測指令加油率的加油率傳感器,檢測進(jìn)氣歧管中進(jìn)氣溫度的溫度傳感器,將排氣從排氣歧管引導(dǎo)至進(jìn)氣歧管,導(dǎo)管中的電子驅(qū)動機械閥用于控制廢氣流量,電子控制器用于分析來自傳感器的信號,并將控制信號輸出到控制閥位置的電動步進(jìn)電機。

        (五)對母管系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造

        在熱動系統(tǒng)節(jié)能中,對相關(guān)設(shè)備的改造,流在支管中引發(fā)空腔流,熱水進(jìn)入支管形成旋流,并在該旋流與滯流冷水之間形成熱分層。研究表明,當(dāng)熔深波動時,溫度波動過大會引起熱疲勞。為了提高侵徹長度的估計,本研究測量了均勻溫度條件下的侵徹長度。將三種實驗情況與采用簡單風(fēng)管干管和支管的基本情況進(jìn)行了比較:切邊支管、帶連接間隙的支管和模擬圓形干管的拐角處圓形干管。切邊情況下的穿透長度結(jié)果比簡單管道結(jié)果(即基礎(chǔ)情況)小約1個支管直徑。

        (六)概率模型分析系統(tǒng)性

        特定系統(tǒng)中子系統(tǒng)的故障率取決于使用的操作條件和維修策略。對給定運行條件下的系統(tǒng)進(jìn)行概率分析有助于預(yù)測設(shè)備的性能,進(jìn)而有助于設(shè)計以實現(xiàn)系統(tǒng)的最小故障,即優(yōu)化系統(tǒng)的工作?;鹆Πl(fā)電廠是一個復(fù)雜的工程系統(tǒng),由輸煤系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、汽水分析系統(tǒng)、煙氣空氣系統(tǒng)等組成。這些系統(tǒng)以復(fù)雜的結(jié)構(gòu)連接在一起。煙氣和空氣系統(tǒng)是火力發(fā)電廠最重要的功能之一。各系統(tǒng)之間的相互關(guān)系的優(yōu)化是使工廠盈利和可行運行的必要條件?;痣姀S的有效性主要取決于電廠的可用性、可靠性和可維護(hù)性,以及電廠按預(yù)期運行的能力。本文提供了一個概率模型,供電廠人員分析系統(tǒng)性能,以實現(xiàn)最大可用性。

        可靠性分析技術(shù)已逐漸成為自動化和復(fù)雜火力發(fā)電廠規(guī)劃和運行的標(biāo)準(zhǔn)工具。對于可修復(fù)系統(tǒng)的設(shè)計者和操作者來說,最重要的性能指標(biāo)是系統(tǒng)的可靠性和可用性。可用性和可靠性是對系統(tǒng)性能的良好評估。它們的值取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及組件的可用性和可靠性。系統(tǒng)中部件的故障率取決于使用的操作條件和維修策略。從經(jīng)濟角度來看,高可靠性有利于降低系統(tǒng)的維護(hù)成本。由于故障無法完全預(yù)防,因此重要的是盡量減少故障發(fā)生的概率和故障發(fā)生時的影響。為了保持設(shè)計的可靠性、可用性和可維修性,達(dá)到預(yù)期的性能,必須制定有效的維修方案,有效的維修具有維修成本低的特點??尚尴到y(tǒng)的維修問題已經(jīng)得到了許多學(xué)者的廣泛研究,包括維修/更換策略、定期檢查、降級、優(yōu)化問題等。復(fù)雜系統(tǒng)的行為可以從可靠性、可用性和可維護(hù)性的角度來研究。例如,開發(fā)了一個模擬模型,用于分析飛機訓(xùn)練設(shè)施的可靠性和可用性。該模型可用于評估各種維修方案,影響可修系統(tǒng)RAM的因素包括機械運行條件、維護(hù)和基礎(chǔ)設(shè)施。

        一個典型的系統(tǒng)由許多子系統(tǒng)組成,在大多數(shù)情況下,這些子系統(tǒng)在邏輯上相互串聯(lián)或并聯(lián)。系統(tǒng)的性能取決于其子系統(tǒng)的配置和性能。在分析故障數(shù)據(jù)之前,最好描述燃?xì)夂涂諝庀到y(tǒng)的配置,并將其分為不同的子系統(tǒng),以便對故障進(jìn)行分類。本系統(tǒng)由以下四個子系統(tǒng)組成:四個加熱器和省煤器(串聯(lián))組成一個子系統(tǒng)的組件,用A表示,其中任何一個的故障都會導(dǎo)致系統(tǒng)故障。兩個靜電除塵器組成一個子系統(tǒng),用B表示,任何一個故障都會導(dǎo)致系統(tǒng)故障。兩臺FD(強制通風(fēng))風(fēng)機并聯(lián),構(gòu)成一個子系統(tǒng),用C表示。任何一個設(shè)備的故障都會降低設(shè)備的容量和生產(chǎn)損失。當(dāng)兩個單元都發(fā)生故障時,就會發(fā)生完全故障。三臺引風(fēng)機并聯(lián),組成一個子系統(tǒng),用D表示。任何一個設(shè)備的故障都會降低設(shè)備的容量和生產(chǎn)損失。當(dāng)所有單元都發(fā)生故障時,就會發(fā)生完全故障。

        四、結(jié)束語

        通過熱動系統(tǒng)在火電廠中節(jié)能優(yōu)化的詳細(xì)分析,將火電廠中存在的缺陷強化改造,加大其工藝方面的技術(shù)水平,制定可行性優(yōu)化策略,是未來電廠發(fā)展方向。

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