[发明专利]火力发电厂低温省煤器节能量在线监测系统及方法

权利要求书

1.火力发电厂低温省煤器节能量在线监测系统的监测方法，其特征在于：该火力发电厂低温省煤器节能量在线监测系统，包括低压缸、凝汽器、凝结水泵、低温省煤器、轴加、四组低压加热器以及终端显示模块；四组低压加热器分别为低加8、低加7、低加6、低加5；低压缸出口和凝汽器蒸汽入口通过低压缸排汽管路连接，凝结水泵、轴加、低加8、低加7、低加6和低加5沿水流方向依次设置于凝汽器凝结水出口与凝结水出水管路之间；四组低压加热器的蒸汽入口分别通过对应的抽汽管路与低压缸连接；相邻两组低压加热器还通过疏水管路连接，低加8和轴加通过疏水管路与凝汽器连接；低温省煤器第一进水端入水口设置于低加8入水处，第二进水端入水口设置于低加7出水处，低温省煤器第一进水端出水口与第二进水端出水口交汇于低温省煤器进水处，低温省煤器出水端出水口设置于低加5的入水处与低加6的出水处之间；凝汽器、凝结水泵、轴加、低加8、低加7、低加6、低加5和低温省煤器对应设有压力传感器、温度传感器和流量传感器，各传感器采集的数据传输给数据处理模块；终端显示模块与数据处理模块连接，用于接收数据处理模块处理后的数据并进行显示；

压力传感器分别置于各低压加热器对应的抽汽管路抽汽口、各低压加热器蒸汽入口、低压缸排汽管路和凝结水进水管路，用于采集各处的压力数据传输给数据处理模块；

温度传感器分别置于五、六段抽汽管路、循环水进水和出水管路、各低压加热器疏水管路、凝结水出水管路、低温省煤器进水处及出水处、各低压加热器出水管路、低加5入水管路和低加8入水管路，用于采集各处的温度数据传输给数据处理模块；

流量传感器分别设置于循环水进水管路、低温省煤器第一进水端、低温省煤器进水处和轴加出水处，用于采集各处的流量数据传输给数据处理模块；

低加5蒸汽入口通过五段抽汽管路与低压缸连接，低加6蒸汽入口通过六段抽汽管路与低压缸连接，低加7蒸汽入口通过七段抽汽管路与低压缸连接，低加8蒸汽入口通过八段抽汽管路与低压缸连接；

该检测方法包括如下步骤：

1)原始数据采集：

1.1)当低温省煤器投入运行后，采集当前汽轮机组的运行数据，所述运行数据包括：各低压加热器进汽压力、各低压加热器出水温度、低加5的入水温度、低加8的入水温度、各低压加热器疏水温度、各低压加热器对应的各段抽汽压力、五段和六段抽汽温度、凝结水流量和压力、低压缸排汽压力、循环冷却水进水和出水温度、循环冷却水流量、低温省煤器入口流量、低加8入口至低温省煤器流量、低温省煤器入口温度和低温省煤器出口温度；

1.2)读取DCS系统中的发电机功率值、SIS系统中的汽轮机组热耗率值、SIS系统中低压缸排汽焓值；

2)原始数据初始计算：

2.1)按下列公式计算热力系统中六段抽汽至七段抽汽的级间效率、七段抽汽至八段抽汽的级间效率：

其中：S_6t＝f₂(P_6,cqt,h_6,cqt)、S_7t＝f₂(P_7,cqt,h_7,cqt)；

式中：f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵求取焓值的函数关系，f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵的函数关系；η_6-7为六段抽汽至七段抽汽的级间效率；η_7-8为七段抽汽至八段抽汽的级间效率；为六段抽汽至七段抽汽的七段抽汽理想焓值；为七段抽汽至八段抽汽的八段抽汽理想焓值；S_6t为汽轮机热力性能试验测试的六段抽汽熵；S_7t为汽轮机热力性能试验测试的七段抽汽熵；h_6,cqt为汽轮机热力性能试验测试的六段抽汽焓值；h_7,cqt为汽轮机热力性能试验测试的七段抽汽焓值；h_8,cqt为汽轮机热力性能试验测试的八段抽汽焓值；P_6,cqt为汽轮机热力性能试验测试的六段抽汽压力；P_7,cqt为汽轮机热力性能试验测试的七段抽汽压力；P_8,cqt为汽轮机热力性能试验测试的八段抽汽压力；

2.2)按下列公式计算当前低温省煤器投入运行状态下各个节点的焓值：

h_5,cq＝f(P_5,cq,T_5,cq)                              式2-3

h_6,cq＝f(P_6,cq,T_6,cq)                              式2-4

h_5,j＝f(P_c,T_5,j)                                式2-7

h_5,c＝f(P_c,T_5,c)                                式2-8

h_6,j＝f(P_c,T_6,j)                                式2-9

h_6,c＝f(P_c,T_6,c)                                式2-10

h_7,j＝f(P_c,T_7,j)                                式2-11

h_7,c＝f(P_c,T_7,c)                                式2-12

h_8,j＝f(P_c,T_8,j)                                式2-13

h_8,c＝f(P_c,T_8,c)                                式2-14

h_5,s＝f(P_5,jq,T_5,s)                               式2-15

h_6,s＝f(P_6,jq,T_6,s)                               式2-16

h_7,s＝f(P_7,jq,T_7,s)                               式2-17

h_8,s＝f(P_8,jq,T_8,s)                               式2-18

h_LT1＝f(P_c,T_LT1)                               式2-19

h_LT2＝f(P_c,T_LT2)                               式2-20

其中，h_5,jq＝h_5,cq；h_6,jq＝h_6,cq；h_7,jq＝h_7,cq；h_8,jq＝h_8,cq；T_8,c＝T_7,j；T_7,c＝T_6,j；h_8,c＝h_7,j；h_7,c＝h_6,j；S₆＝f₂(P_6,cq,h_6,cq)；S₇＝f₂(P_7,cq,h_7,cq)；

式中：f在这里代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；f₁在这里代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵求取焓值的函数关系；f₂在这里代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵的函数关系；h_5,cq为五段抽汽焓值；h_5,jq为低加5进汽焓值；h_5,j为低加5进水焓值；h_5,c为低加5出水焓值；h_5,s为低加5疏水焓值；h_6,cq为六段抽汽焓值；h_6,jq为低加6进汽焓值；h_6,j为低加6进水焓值；h_6,c为低加6出水焓值；h_6,s为低加6疏水焓值；h_7,cq为七段抽汽焓值；为六段抽汽至七段抽汽的七段抽汽理想焓值；h_7,jq为低加7进汽焓值；h_7,j为低加7进水焓值；h_7,c为低加7出水焓值；h_7,s为低加7疏水焓值；h_8,cq为八段抽汽焓值；为七段抽汽至八段抽汽的八段抽汽理想焓值；h_8,jq为低加8进汽焓值；h_8,j为低加8进水焓值；h_8,c为低加8出水焓值；h_8,s为低加8疏水焓值；h_LT1为低温省煤器进水焓值；h_LT2为低温省煤器出水焓值；P_5,cq为五段抽汽压力；T_5,cq为五段抽汽温度；P_5,jq为低加5进汽压力；T_5,j为低加5进水温度；T_5,c为低加5出水温度；T_5,s为低加5疏水温度；P_6,cq为六段抽汽压力；T_6,cq为六段抽汽温度；P_6,jq为低加6进汽压力；T_6,j为低加6进水温度；T_6,c为低加6出水温度；T_6,s为低加6疏水温度；P_7,cq为七段抽汽压力；P_7,jq为低加7进汽压力；T_7,j为低加7进水温度；T_7,c为低加7出水温度；T_7,s为低加7疏水温度；P_8,cq为八段抽汽压力；P_8,jq低加8进汽压力；T_8,j为低加8进水温度；T_8,c为低加8出水温度，T_8,s为低加8疏水温度，P_c为凝结水压力；T_LT1为低温省煤器进水温度；T_LT2为低温省煤器出水温度；

2.3)按下列公式计算当前低温省煤器投入运行状态下低压缸各段抽汽量：

式中：D₅为当前低温省煤器投入运行状态下五段抽汽量；D₆为当前低温省煤器投入运行状态下六段抽汽量；D₇为当前低温省煤器投入运行状态下七段抽汽量；D₈为当前低温省煤器投入运行状态下八段抽汽量；D_c为凝结水流量；D_LT为低温省煤器入口流量；D_LT1为低加8入口至低温省煤器流量；

2.4)按下列公式计算假设低温省煤器未投入运行状态下低压缸各段抽汽量：

式中：为假设低温省煤器未投入运行状态下五段抽汽量；为假设低温省煤器未投入运行状态下六段抽汽量；为假设低温省煤器未投入运行状态下七段抽汽量；为假设低温省煤器未投入运行状态下八段抽汽量；

2.5)按下列公式计算当前低温省煤器投入运行状态下的凝汽器热负荷及端差：

Q＝D_w×C_P×(T₂-T₁)/3.6                        式2-29

δT＝T_P-T₂                                         式2-30

T_P＝f₃(P_ex)式2-31

式中：f₃在这里代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力求取水的饱和温度的函数关系；Q为凝汽器热负荷；D_w为循环水流量；C_P为循环水的定压质量比热容，取4.2kJ/(kg·℃)；T₂为循环水的出水温度；T₁为循环水的进水温度；δT为凝汽器端差；T_P为凝汽器压力对应的饱和水温度；P_ex为低压缸排汽压力；

3)发电机功率变化量的计算：

3.1)按下式计算低温省煤器投入运行前后因汽轮机低压缸各段抽汽量变化产生的发电机功率变化量：

式中：为汽轮机低压缸各段抽汽量变化产生的功率变化量；η为汽轮机组的机电效率，取常数98.7％；为假设低温省煤器未投入运行状态下i段抽汽量；D_i为当前低温省煤器投入运行状态下i段抽汽量；h_i,cq为i段抽汽焓值；h_ex为汽轮机低压缸排汽焓值；

3.2)按下式计算低温省煤器投入运行前后因汽轮机低压缸排汽压力变化产生的发电机功率变化量：

首先按下列公式可计算出假设低温省煤器未投入运行状态下低压缸排汽压力

式中：f₄表示水和水蒸汽性质计算软件中通过水的饱和温度求取对应压力的函数关系；

然后根据当前低温省煤器投入运行状态下的低压缸排汽压力P_ex、假设低温省煤器未投入运行状态下的低压缸排汽压力以及低压缸排汽压力对发电机功率的修正公式分别计算得到θ与θ^*两个修正系数，再按下列公式计算汽轮机低压缸排汽压力变化产生的发电机功率变化量：

θ＝k₁×(P_ex)³+k₂×(P_ex)²+k₃×P_ex+k₄            式3-6

式中：ΔQ为假设低温省煤器未投入运行状态下凝汽器热负荷变化量；为假设低温省煤器未投入运行状态下的循环水出水温度；为假设低温省煤器未投入运行状态下低压缸排汽压力对应的饱和水温度；为假设低温省煤器未投入运行状态下的低压缸排汽压力；为汽轮机低压缸排汽压力变化产生的发电机功率变化量；W_g为当前低温省煤器投入运行状态下的发电机功率值；θ为当前低温省煤器投入运行状态下的汽轮机低压缸排汽压力对发电机功率的修正值；θ^*为假设低温省煤器未投入运行状态下的汽轮机低压缸排汽压力对发电机功率的修正值；k₁、k₂、k₃、k₄为低压缸排汽压力对发电机功率修正公式中的系数，取机组出厂数据；

3.3)按下式计算低温省煤器投入运行前后发电机功率变化量的合计值：

式中：ΔW_g为汽轮机低压缸各段抽汽量变化产生的发电机功率变化量与汽轮机低压缸排汽压力变化产生的发电机功率变化量的合计值；

4)按下列公式计算低温省煤器投入运行后所产生的节能量：

ΔHr＝Hr×Δη/100式4-2

式中：Δη为汽轮机组循环效率提高量；Hr为当前运行状态下的汽轮机组热耗率；ΔHr为低温省煤器投入运行后的汽轮机组热耗率降低值；

5)终端显示：

将步骤4所得的低温省煤器投入运行后的汽轮机组热耗率降低值ΔHr在终端显示模块中进行显示。

2.根据权利要求1所述的在线监测方法，其特征在于：按下式计算低温省煤器的余热利用量并将计算结果在终端显示模块中进行显示：

Q_LT＝D_LT(h_LT2-h_LT1)/3.6

式中：Q_LT为低温省煤器余热利用量。