[发明专利]供热机组采用低温余热热泵供热改造后的调峰能力评估方法

权利要求书

1.一种供热机组采用低温余热热泵供热改造后的调峰能力评估方法，其特征在于，综合供热机组实际运行低压缸最小排汽量及总供热抽汽流量，通过实际运行低压缸最小排汽量下的特性曲线及各供热抽汽流量下的特性曲线确定出采用低温余热热泵供热改造后机组在供热状态下的调峰最小出力及调峰最大出力；

其具体包括如下步骤：

（A）确定供热机组热电特性曲线中的考虑适当运行安全裕度的最小等排汽流量曲线；

（a）在供热机组热电特性曲线中，将低压缸最小排汽流量限制线进行线性拟合，将功率随主蒸汽流量的变化特性拟合为：

y₁=a₁+b₁×x            （1）

式（1）中，a₁、b₁分别为特性系数，x表示主蒸汽流量自变量，单位t/h；y₁表示低压缸最小排汽流量条件下的机组功率应变量，单位MW；

（b）在供热机组汽轮机设计资料中，查找额定供热工况的以下参数：设计主蒸汽进汽量F_msdes、设计低压缸排汽量F_LPexdes、以及此工况下供热机组出力P_des；

（c）确定机组在低压缸设计排汽量F_LPexdes下的功率随主蒸汽流量的变化特性曲线；

由等式P_des=a₂+b₁×F_msdes；

可计算得到：a₂= P_des-b₁×F_msdes；

由此在低压缸设计排汽量下，机组功率随主蒸汽流量的变化特性拟合为：

y₂=a₂+b₁×x            （2）

式（2）中，a₂、b₁分别为特性系数，x表示主蒸汽流量自变量，单位t/h；y₂表示机组功率应变量，单位MW；

（d）考虑实际运行中低压缸排汽流量比设计低压缸最小排汽流量要偏高，并取偏高值为50t/h作为适当运行安全裕度；实际运行低压缸最小等排汽流量曲线可表示为：

y=y₁+(y₂-y₁)/(F_LPexdes- F_LPexmin）×50          （3）；

（B）根据采用低温余热热泵供热改造后供热机组的供热运行数据计算供热机组的实际供热抽汽流量；

1）收集现场机组供热运行数据：

包括采用低温余热热泵供热改造后机组热泵的热网水流量F_rws、热泵热网水进水温度t₁、热泵热网水出水温度t₂、低温余热热泵热源水进水温度t₃、低温余热热泵驱动蒸汽进口压力p_ds及进口温度t_ds、热泵凝结水箱温度t_dsc以及采用低温余热热泵供热改造后机组汽轮机热网加热器抽汽流量F_cq1；流量单位均为t/h，温度单位均为℃，压力单位为MPa；

2）计算热网水在热泵中的总吸热量：

Q₁=F_rws×1000×4.186×（t₂-t₁）（4）

式（4）中，Q₁为热网水在热泵中的总吸热量，单位为kJ/h；

3）计算热泵运行中的实际能效系数：

COP_r=COP_des×f_trw×f_try×f_pds（5）

式（5）中，COP_r为实际运行热泵能效系数；COP_des为热泵设计能效系数；f_trw为热泵热网进水温度修正系数，按热泵热网水进水温度t₁根据厂家提供的修正曲线查得；f_try为热泵热源水进水温度修正系数，按热泵热源水进水温度t₃根据厂家提供的修正曲线查得；f_pds为热泵驱动蒸汽压力修正系数，按热泵驱动蒸汽进口压力p_ds根据厂家提供的修正曲线查得；

4）计算单位质量热泵驱动蒸汽在热泵中的凝结热量：

q₂=h₁(p_ds,t_ds)- h₂(t_dsc)       （6）

式（6）中，q₂为每kg热泵驱动蒸汽在热泵中的凝结热量，单位kJ/kg；h₁（）为水蒸汽特性公式计算函数，由蒸汽压力及温度计算蒸汽焓值，单位kJ/kg；h₂（）为水蒸汽特性公式计算函数，由水温度计算得到饱和水焓值，单位kJ/kg；

5）计算采用低温余热热泵在供热状态下的驱动蒸汽流量F_ds：

F_ds= Q₁/ COP_r/q₂/1000        （7）

式（7）中，F_ds为低温余热热泵在供热状态下的驱动蒸汽流量，单位t/h；

6）计算机组总供热抽汽流量F_cq；

F_cq= F_ds+F_cq1        （8）

式（8）中，F_cq为机组总供热抽汽流量，单位t/h；

（C）根据供热机组汽轮机总供热抽汽流量，在供热特性曲线上确定机组对应的调峰最小出力P_tfmin；

1）在供热机组热电特性曲线中，将等抽汽流量曲线进行线性拟合，将功率随主蒸汽流量的变化特性拟合为：

z_i=c_i+d_i×x（9）

式（9）中，i为由机组等抽汽流量的编号，范围由0至n，随i的总供热抽汽流量F_cq(i)逐渐增大，i=0时对应供热抽汽流量为零即纯凝运行工况，i=n时对应最大供热抽汽流量的运行工况；c_i、d_i分别为特性系数；x表示主蒸汽流量自变量，单位t/h；z_i为对应汽轮机的总供热抽汽流量F_cq(i)下的机组功率，单位MW；

2）在任意总供热抽汽量F_cq时机组功率随主蒸汽流量的变化特性可表示为：

当F_cq(i)F_cqF_cq(i+1)时，

z=z_i+(z_i+1-z_i)/( F_cq(i+1)- F_cq(i)) ×( F_cq- F_cq(i))          （10）

式（10）中z_i及z_i+1均根据公式（9）计算得到；z为总供热抽汽量F_cq时的机组功率，单位MW；

3）确定供热机组的实际运行低压缸最小等排汽流量曲线及汽轮机供热抽汽流量曲线的相交工况点，相交工况点对应的机组功率即为供热机组的最小调峰出力；

确定供热机组的最小调峰出力的具体方法包括：

a、假设主蒸汽流量初始值x₀为75%额定主蒸汽流量；设定SP=100，j=1；

b、根据式（3）计算实际运行低压缸最小等排汽流量F_LPexminp下机组功率值为y, 根据式（10）计算机组总供热抽汽量F_cq下机组功率值为z；比较y与 z；

c、如果abs(y- z)0.01，相交工况点找到，对应的主蒸汽流量x=x₀，调峰最小出力P_tfmin= z；结束；

如果abs(y- z)≥0.01且y z时，S_（1）=1，S_（0）=1，主蒸汽流量x_（1）= x_（0）+SP，j=j+1；

如果abs(y- z)≥0.01且y z时，S_（1）=-1，S_（0）=-1，主蒸汽流量x_（1）= x_（0）-SP，j=j+1；

d、根据新的主蒸汽流量按式（3）计算实际运行低压缸最小等排汽流量F_LPexminp下机组功率值为y，根据式（10）计算机组总供热抽汽量Fcq下机组功率值为z；比较y与 z；

e、如果abs(y- z)0.01，相交工况点找到，对应的主蒸汽流量x=x_(j-1)，调峰最小出力P_tfmin= z；结束；

如果abs(y- z)≥0.01且y z时，S_(j)=1；

如果S_(j)×S_(j-1)0，主蒸汽流量x_(j)= x_(j-1)+SP，j=j+1，转至步骤d；

如果S_(j)×S_(j-1)0，SP=SP/2，主蒸汽流量x_(j)= x_(j-1)+SP，j=j+1，转至步骤d；

如果abs(y- z)≥0.01且y z时，S_(j)=-1；

如果S_(j)×S_(j-1)0，主蒸汽流量x_(j)= x_(j-1)-SP，j=j+1，转至步骤d；

如果S_(j)×S_(j-1)0，SP=SP/2，主蒸汽流量x_(j)= x_(j-1)-SP，j=j+1，转至步骤d；

（D）根据供热机组汽轮机总供热抽汽流量，在供热特性曲线上确定机组对应的调峰最大出力P_tfmax；

（E）采用低温余热热泵供热改造后供热机组的当前调峰出力范围为：P_tfmin至P_tfmax。

2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤（D）具体包括：

1）在供热机组热电特性曲线中，将最大主蒸汽流量曲线上各点进行线性拟合，将机组功率随汽轮机抽汽流量的变化特性拟合为：

P=A₀+B₀×F_c            （11）

式（11）中，P为机组功率，单位MW；A₀，B₀为线性拟合曲线系数；F_c为汽轮机抽汽流量自变量，单位t/h；

2）根据式（11）计算机组总供热抽汽量F_cq下机组调峰最大出力值P_tfmax。