火电厂热工过程自动化讲义PPT

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1、火电厂热工过程自动化 DAS w2)数据备份和安全机制; w3)数据存储性能; w4)二次开发能力、开发性; w5)系统访问结构; w6)接口技术; w7)数据缓冲功能和容错功能; w8)可移植性和可扩展性; w9)价格(或性价比)。 典型实时/历史数据库软件w美国OSI公司PI（Plant Information ） 国内选用较多 w美国GE Fanuc公司iHistorian国内少量电厂应用 w美国InStep公司eDNA较少 w英国Wonderware公司的INSQL较少第二章 性能分析的基本理论概述 热力系统串联解法（常规热平衡法 ） 等效热降法 循环函数法 其它方法2.1 概述 w性

2、能分析的目的n对机组进行实时性能监测和优化运行分析 ，为电厂管理层的决策提供真实、可靠的 实时运行数据，为市场经济下的发电企业 提供科学、准确的经济性指标，利于竞价 上网n应用专家系统的知识理论给出优化运行的 操作指导，指导运行人员实时调整运行参 数，提高操作水平，从而降低机组发电成 本，提高电厂机组运行的经济性，增强电 厂的竞争力性能监测（分析）的基本内容w实时热经济性指标的计算 w优化目标值的计算 w耗差分析 w优化运行指导 n性能优化指导 n机组启停优化 n锅炉吹灰优化 n循环水泵优化 性能监测的效益： 某575MW机组热耗率下 降约200KJ/kwh； 某670MW机组的年运行 费用减

3、少40万美元。 w计算内容n计算全厂、汽轮发电机组的各项热经济指标如：汽轮机内效率、煤耗率、机组热耗率 等n分析某参数变化对整个机组热经济性的影响 如：主汽压力变化对煤耗率的影响量再热喷水量对煤耗率的影响量n分析局部系统变化对整个机组热经济性的影 响 如：高压加热器停运等对煤耗率的影响量计算依据w定功率计算（或定流量计算）关键： 确定各汽水流量(回热抽汽量、排汽量、新蒸汽量等 ) w计算基本方程n加热器热平衡式n汽轮机物质平衡式n汽轮机功率方程式图发电厂热力系统示意Boiler汽轮机锅 炉回热加热器qrhD1Di DzD0DcDzrD1Di计算方法:w热力系统串联解法n最基本的方法l易于理解

4、w等效热降法n在热平衡法的基础上发展n主要用于局部定量计算n较容易理解 w循环函数法n在热平衡法的基础上发展n主要用于局部定量计算n较复杂各种计算方法对比 w计算各段回热抽汽量（抽汽系数）、凝汽量 的途径不同； w关键：确定各物质流量； w热经济指标的计算相同（同样的计算公式）汽轮机内功率汽轮机内效率全厂效率电厂煤耗热耗2.2 热力系统串联解法 w计算过程 n1整理原始资料n2进行各级回热抽汽量的计算n3凝汽系数或新汽耗量的计算n4计算结果校核n5热经济指标和各处汽水流量计算 w特点n易于理解n局部热力系统发生变化时必须进行全 面重新计算，计算工作量大常规热平衡法计算图示,回顾方法Boiler

5、汽轮机锅 炉回热加热器qrhD1Di DzD0DcDzrD1Di2.3 等效热降法 w特征：n基于热力学的热工转换原理，考虑设备质量 、热力系统结构和参数特点，经过理论推导 ，得出抽汽等效热降和抽汽效率两个热力分 析参量，用以研究热工转换及能量利用程度 w特点：n不需要全盘重新计算就能查明系统变化后的 经济性，即用简捷的局部运算代替整个系统 的繁杂计算。n局部定量计算用得多2.3.1 热力系统简捷计算 w实质n常规热平衡法的改进 w特点n将热力系统中的繁多的参数整理为3类 n给水在加热器中的焓升 （j） n蒸汽在加热器中的放热量（ qj ） n疏水在加热器中的放热量（ j ）n把加热器分为2类

6、 w汇集式(见图) w疏水放流式(见图)加热器分类j=tj-tj-1 qj =hj-tsj j=tsj1-tsj疏水放流式汇集式hjhjj-1tjtsj+1 tsjtj-1tjtj-1tjtsjtsj+1tsj+1j=tj-tj-1 qj =hj-tj-1 j=tsj1-tj-1j2.3.2 等效热降理论w等效热降概念纯凝汽机组h0hn回热机组h0hn 1z纯凝汽式机组：Hh0hn1kg新蒸汽的作功：回热汽轮机组：H(h0hn)1(h1-hn) 2(h2-hn) z(hz-hnH与H都是指1kg新蒸汽在汽轮机中 的实际作功。为了区别，将H 称为 等效热降。w抽汽等效热降汽轮机h0hn锅炉除氧器

7、q3纯热量q3进入系统，使 No3抽汽减少1kg该1kg蒸汽返回汽轮机 后在各抽汽口的分配：h3h2 h1No.1No.2No.3w抽汽等效热降汽轮机h0hn锅炉除氧器q3No3排挤1kg蒸汽返回 汽轮机的作功：抽汽效率抽汽等效热降HjNo.1No.2No.3h3h2h1抽汽等效热降Hj及抽汽效率j 的计算n计算原则：从压力最低加热器开始汽轮机h0hn锅炉除氧 器1、No.1加热器H1=h1-hn1=H1/q1No.1No.2No.3h3h2h12、No.2加热器H2=(h2-hn)-1/q1(h2-hn) 2=H2/q23、No.3加热器略抽汽等效热降Hj的计算通式r加热器j后更低压力抽汽口

8、脚码 qr加热器r 中的1kg抽汽的放热量 Ar加热器r 中的给水焓升r 或疏水放热量r疏水放流式加热器与同它相邻加热器等效热降间的关系两汇集式加热器等效热降间的关系再热机组等效热降w考虑再热蒸汽的吸热量及其作功量的影 响 w计算稍有不同1kg再热蒸汽吸热量，kJ/kg 即 ：2.3.3 新蒸汽等效热降w定义：1kg新蒸汽的实际做功HM(h0-hn) -1(h1-hn) - 2(h2-hn) - -z(hz-hn)w同抽汽等效热降处理：w净等效热降： 辅助成分的做功能力损失 w汽轮机内效率：i=H/Q2.3.4 等效热降计算示例w计算N100-90-535机组的等效热降H1=208.9 kJ/

9、kg 1=0.08943H2=349.44 2=0.14919H3=385.06 3=0.17515H4=489.51 4=0.22095H5=636.81 5=0.26678H6=733.62 6=0.30708H7=801.56 7=0.34439除氧 器No.1No.2No.3No.7HM1023.26 11.24 H HM-=1012.02 Q=2500.6 i=H/Q=0.40472.3.5 等效热降应用基本法则w应用目的：n系统或设备发生热量和工质损失，或是热量和工质 利用于系统时，装置热经济性的改变。 w内部热量利用H1kg新蒸汽的实际做功(新蒸汽等效热降) Q 循环吸热量 H内

10、部热力回收利用的作功 w外部热量利用2.3.6 装置效率变化的计算w变化后的效率变化前的效率效率的绝对变化效率的相对变化2.3.7 等效热降应用示例w示例一：大同第二发电厂N200-12.7-535/535型, 回热系统中各加热器端差对机组经济性的影响分析项 目1号低 加2号低 加3号低 加4号低 加1号高加2号高 加3号高 加 加热器端差设 计值/4431-122加热器端差实 际值/2520108101116装置效率相对 下降/%0.3910.13450.08130.08020.09440.09440.379汽轮机热耗升 高/kJkg-132.8411.306.836.737.927.923

11、1.84发电煤耗升高 /g(kWh)-11.2590.4330.2610.2580.3040.3041.220单机年多耗标 煤/t125943326125830430412202.4 循环函数法w 发电厂热力系统的构成：n锅炉、汽轮机、主蒸汽及再热蒸汽管道和凝汽 设备的连接系统；n回热加热系统；n除氧器和给水箱系统；n补充水系统；n连续排污及热量利用系统；n（供热机组）对外供热系统等。w方法的引出回热循环的实际循环效率(即汽轮机的绝对内效 率)n当循环的初终参数、回热系统及其汽水参数一 定时，式中除c外的各量均为定值n若c能以回热系统的汽水参数来表征，则c与i 呈单值循环函数关系，热力系统计算

12、可简化 w基本思路:将热力循环及其系统划分为主循环和若干并列 的辅助循环所组成循环函数法的特点w把汽轮机回热系统划分成若干个单元，分别求取 各单元的进水系数dGi，进而求得凝汽系数k w某单元内参数改变或计算失误时，只对该单元进 行重新计算或修正，不影响其它单元的运算结果 w把各种辅助循环完全从主循环中独立出来，单独 计算它们对热经济性指标的影响 w对辅助汽水的考虑可通过计算一系列综合特性系 数（如进汽多耗系数，再热多耗系数），组成汽 轮机与电厂的方程式，将全部循环中的各部分联 系起来。 w对回热系统主循环的分析简单易行，但对由各种 附加热流组成的附加循环的处理却较复杂 加热单元和进水系数的概

13、念 w加热单元概念:为简化,将相邻几个加热器作为一个整体来建立其热平 衡式,该整体称为一个加热单元。 w加热单元特征：无疏水流入流出单元 w加热单元划分：n将每一个混合式加热器或带疏水泵的表面式加热器， 包括对该混合式加热器或该表面式加热器的疏水逐级 自流的前面几个表面式加热器在内，组成一个加热单 元。n若最后一个加热器的疏水逐级自流到凝汽器，则与凝 汽器或热井划分为一个加热单元。 w加热单元划分示例：进口300 MW 机组热力系统单元划分第一单元第二单元第三单元第四单元优化引进型300 MW 机组热力系统单元划分？划分为几个单元第一单元第二单元660 MW 机组热力系统单元划分（同进口300

14、MW）第一单元第二单元第三单元第四单元进水系数 w取每一加热单元的出水量为1kg时，该单元 的抽汽、疏水、进水的份额，分别称为单元 抽汽系数、单元疏水系数、单元进水系数。 第一单元第二单元1kg进水系数及凝汽系数的计算第二单元进水系数第三单元进水系数 dG6第四单元进水系数 dG7凝汽系数cc dG3dG4dG6dG7第一单元第二单元第三单元第四单元dG3dG4dG6 dG7第一单元 进水系数2.5 其它方法简介w2.5.1 等效抽汽法n把回热循环的级抽汽设想成一个抽象的抽 汽n该抽汽的抽汽量等于级抽汽量之和n该抽汽的焓值he等于各级抽汽焓的加权平均 值。n等效抽汽法以1kg的凝汽为计算基准n

15、he越小, 越大,循环的热耗率也越低。n因此等效抽汽的焓值he能够反映循环的热经 济性,当蒸汽的初终参数和给水参数一定时,等 效抽汽是级抽汽的“重心”。2.5.2 矩阵分析法 w特点：n采用矩阵形式表达回热系统及辅助系统的热平衡式；n便于用计算机求解；n可建立适用于各型机组的通用矩阵方程 w通用矩阵热平衡方程的形式为AD+AfDf+ADw+Q=D0A,Af,A:回热系统、辅助蒸汽、辅助水流的结构矩 阵D,Df,Dw:抽汽流量、辅助蒸汽流量和辅助水流向量Q、:外热量和给水在各加热器中的焓升组成的向量 。国产300MW机组矩阵热平衡方程AD+AfDf+ADw+Q=D0AD+AfDf+ADw+Q=D0发电厂热力系统计算理论小结w常规热平衡法（热力系统串联解法） w等效热降法 w循环函数法 w其它方法：n等效抽汽法n矩阵法n热耗变换系数法第三章 发电厂性能计算方法厂级性能指标的计算 目标值计算耗差分析 回热系统参数耗差分析（等效热降法） 主蒸汽参数的耗差分析 炉侧运行参数的耗差分析 运行方式的耗差分析3.1 厂级性能指标