熱電廠鍋爐
—汽輪機的優化調度

姜忠生（大唐濱州發電有限公司,山東 濱州 256600）

熱電廠鍋爐
—汽輪機的優化調度

姜忠生
（大唐濱州發電有限公司,山東 濱州 256600）

熱電廠的能源節約、效率提升的關鍵策略就是調度優化以及管理，這也是能夠有效降低環境污染的一項舉措。本文分析了熱電廠鍋爐—汽輪機的優化調度，并提出實用性優化策略。

熱電廠；鍋爐；汽輪機

0 前言

能源節約是國家可持續發展的重要舉措，科學有效的使用有限能源也是未來低碳經濟的發展趨向。隨著社會經濟水平的不斷提升，人們對能源的需求不斷加大，諸多電力生產企業面臨著極大挑戰。國內的熱電廠大多均是使用煤燃料，其燃燒方式以及標準都有著極大的浪費現象。煤炭燃燒會產生諸多污染物質，這也是國內環境污染不可忽視的因素。因此，熱電廠鍋爐汽輪機的調度優化有著極大的現實意義，能夠充分的提升熱電廠節能效率并降低對環境的污染。

1 鍋爐汽輪機調度優化

因為鍋爐相關運行狀態是極為復雜的，一般一臺鍋爐實際效率以及對應設計值之間會存在些許誤差，但是鍋爐的實際運作狀態會直接影響其工作效率，因此鍋爐設計單位以及其制造商所給出的工作效率往往是在設計工況條件之下相關額定蒸發量這個時刻的。而且鍋爐優化調度模型可以說在鍋爐處在不同負荷之下鍋爐的工作效率以及蒸發量之間的關系，所以應該針對性的進行鍋爐實驗得到鍋爐工作效率以及蒸發量之間關系所對應的變工況特征。

比如，燃油鍋爐，其對應燃油量是很容易測量的，通常是使用正平衡方式來有效測量及計算鍋爐的實際工作效率，并獲得鍋爐蒸發量以及效率之間的關系曲線，來作為其優化調度計算數學模型。關于其燃煤鍋爐是因為耗煤量極難測量，大多是測量鍋爐各類損失的大小，并運用反平衡方式來有效計算及得到鍋爐工作效率變工況特性。如圖1，某燃油鍋爐效率特性曲線圖簡示圖。

應該說相關電功率以及抽氣量是已經知道的對應條件，那么汽輪機耗氣量是能夠經過變工況相關特性曲線來有效確定，至此得到已經優化的調度數學模型。并且，為了要充分提升數學模型精確度，也可以使用多元線性回歸原理來處理，運用汽輪機運作數據來實行回歸建模，并有效的求出其特性曲線以及方程。經過分區域線性化方式能夠充分降低優化調度對應計算工作量以及難度，并依據功率以及抽氣量將其特性曲線合理分為若干區域，再將其分別實行線性化處理，那么汽輪機特性曲線非線性問題也就充分解決了。

2 優化算法選擇

有效確定了熱電廠熱負荷相關需求及要求之后，要達到其所需的總進氣量最低，是可以經過優化計算來有效確定汽輪機的熱電負荷分配方式，鍋爐負荷的合理分配能夠根據其相關工作效率進行確定，并求出最小總燃料消耗量，以便于達到熱電廠的最大化經濟效益。

鍋爐的約束條件主要是每一臺鍋爐最大的產氣量以及其最小產氣量間的制約，汽輪機主要是最大進氣量以及最大抽氣量，還有最小排氣量與最大電功率的制約，并且也具有其他的約束，將其進行充分整理歸納就得到了熱電廠優化調度模型。

在進行優化調度時對應裝置具有投運或者是停運的問題，這就是整數規劃。在將其非線性汽輪機工況圖進行分區域線性化是因其已經構成了混合型整數線性規劃，使用分支界限的反向跟蹤方式求出解。實際上鍋爐工作效率曲線非線性程度極大，關于構成對應非線性規劃可以使用轉動坐標軸，直接搜索其可行方向方式進行求解。

3 案例分析

該熱電廠是六臺鍋爐以及七臺汽輪機，鍋爐產生一樣的蒸汽參數，在合理的融進新汽母管導進汽輪機。汽輪機務必要充分適應于中低壓蒸汽供應，以及其他的小電網和外電網電負荷所提出的要求。要確保此熱電廠能夠在最低能耗條件之下充分適應供電及供汽的需求，這時就應該在各個鍋爐以及汽輪機間達到負荷有效分配合理優化，所以應該合理構建鍋爐及汽輪機變工況的相關性能模型。此熱電廠的鍋爐是燃油爐，因此是能夠使用正平衡方式充分結合運作數據來求出鍋爐效率特性曲線的。

3.1 鍋爐優化調度

在計算中因為熱電廠鍋爐是不能隨時停運的，所以優化計算中把效率最低鍋爐停運之后又重新分配負荷的相關步驟是可以忽略掉的。此外，具體化實際計算中若是可以停爐，就能夠獲得較好的優化節能效果。

3.2 汽輪機優化調度

汽輪機負荷分配會受到很多因素影響，不止是要充分考慮其電功率以及抽氣量，并且，其各個機組間有效協調更是會影響其分配結果，所以汽輪機優化計算是極為復雜的，不能簡單化的以人為經驗來達到各個機組熱電負荷最優化分配。

通過優化調度計算以及詳細分析能夠得到汽輪機負荷分配別的結論，也就是平均合理分配相同汽輪機組不是最優化的負荷調度方案。合理分配負荷氣耗最小是經過汽輪機變工況時刻對應特性非線性來確定的。要是汽輪機的相關變工況特性呈現出完全線性化，那就說明總蒸汽負荷以及電負荷一定時的分配兩機負荷需要的總氣量是相同的。可以說汽輪機變工況特性是呈現非線性的，若是使用分區域的線性化建模且兩機組運作于不同線性化區域內時，則就會出現優化分配負荷相關問題。

4 結語

總而言之，在分區域構建汽輪機數學模型時要嚴格依據汽輪機的相關變工況特性非線性曲線間對應非線性程度來科學的分區域線性化，并且盡可能的多分區域，這直接關系著優化計算的精確度，以便于充分提升優化調度及管理水平與經濟效益。

[1]陳威,陸繼東,黃洪波,沈凱.一種改進的小型熱電廠汽輪機監控系統[J].華中科技大學學報(自然科學版),2013(06).

[2]霍樂.熱電廠汽輪機異常振動故障分析[J].城市建設理論研究（電子版）,2014(22).