冷端最佳化的意義
圖1為燃煤機組典型的能量流圖
由圖1可以看出在電廠各大環節能量損失中,冷端凝汽器的損失最大,約占56%,關於電廠節能,有個形象的說法:在鍋爐、管道上節能好比是在鷺鷥腿上劈肉,在汽輪機、發電機上節能好比是在蚊子肚裡刮油,而在汽輪機冷端節能就是在肥豬屁股上割肉。冷端最佳化節能相對於其它環節而言,節能潛力最大,效果更為顯著。
冷端最佳化P2R2技術原理
1)目標函式的定義
冷端最佳化的目標函式定義為汽輪機功率增量ΔPT減去冷端設備用電功率增量ΔPc,那么求解ΔN=ΔPT-ΔPc=fmax(Rt,Rh)即為冷端最佳化,其中Rt、Rh為冷端凝汽器熱阻及循環冷卻水系統水阻,簡稱冷端最佳化P2R2技術。
潔能管®用於冷端最佳化時,熱阻函式Rt、汽輪機功率增量函式ΔPT、水阻函式Rh和循泵電功率增量ΔPc可以分別表示為:
Rt=ft(Z,do,t,l,n,λ,β3,Qw,tw1,i,e,α)
ΔPT=fT(Z,do,t,l,n,λ,β3,i,e,α,Dk,Qw,tw1)
Rh=fh(Qw,di,l,n,Z,tw1,Di,L,H,i,e,α)
ΔPc=fc(di,l,n,Z,tw1,Di,L,H,i,e,α,Qw)
那么目標函式可以表示為:
ΔN=f(Z,do,t,l,n,λ,Di,L,H,i,e,α,β3,Qw,tw1,Dk)
冷端最佳化的任務就是在特定的邊界條件下,求解ΔN為最大值時各變數的最佳組合。根據最佳化參數的不同,冷端最佳化可分為結構參數最佳化和運行參數最佳化。凡涉及冷端結構參數如凝汽器冷卻水流程Z、冷凝管外徑do長度l根數n壁厚t冷凝管材導熱係數λ及潔能管®的i、e、α參數最佳化的,稱為結構參數最佳化。凡涉及改變冷端運行參數如凝汽器進汽量Dk、冷卻水量Qw、進水溫度tw1等的最佳化的,稱為運行參數最佳化。
冷端最佳化P2R2技術的關鍵在於精確的數學模型。
2)數學模型
(1)圖2為典型的汽輪機功率增量曲線
(2)圖3為典型機組凝汽器Rt與進水溫度tw1和循環冷卻水量Qw的函式關係圖
(3)圖4為典型機組循環冷卻水系統水阻曲線圖
(4)圖5為典型機組循環冷卻水泵流量-效率曲線圖
冷端最佳化P2R2技術套用效果
簡單說,冷端最佳化P2R2技術就是尋找熱阻和水阻的平衡點,以達到最大的供電功率,最小的供電煤耗。以300MW機組為例,採用潔能管®對冷端結構參數與運行參數進行最佳化結果如下:
以售電價0.5元/度、機組年利用率85%計算,機組在不改變其它參數的前提下,僅僅通過運行參數最佳化,20℃工況最佳化後供電功率增加672kW,年節能效益高達250萬元;同樣在20℃工況點,通過潔能管®結構參數最佳化+運行參數最佳化,機組可多供2817kW,年節能效益達1049萬元。有關潔能管®用於冷端最佳化效果的詳細數據請見西安熱工研究院所做《徐州華潤電力有限公司#1機凝汽器性能試驗報告》和《華能蘇州熱電有限公司#2機凝汽器性能試驗報告》。