环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算方法及装置

摘要

本发明提供了一种环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算方法及装置，包括：在设定环境温度T下，获取空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温度，并根据所述空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温度计算锅炉排烟温度根据所述锅炉排烟温度计算锅炉排烟热损失的变化量Δq2；基于环境温度对背压的影响得到背压；根据所述背压查找汽轮机背压修正曲线，获得所述背压下的实际热耗HR与设计热耗HRTHA的差值ΔHR；根据锅炉排烟热损失的变化量Δq2及所述差值ΔHR计算环境温度对机组煤耗的影响总量Δb。本发明可以定量计算环境温度变化对燃煤发电机组煤耗的影响，准确计算外部条件偏差，进而研究发电机组最终能达到的能效水平。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤发电机组煤耗分析技术，尤其涉及一种环境温度变化对燃煤发电 机组煤耗影响的计算方法及装置。

背景技术

随着社会对电力的需求越来越高，如何提高发电机组的发电效率成为了当前人们 关注的问题。

对于一台确定的发电机组而言，其最终能达到的能效水平取决于三方面的因素， 即：该台发电机组的设计和制造水平；该台发电机机组的应用条件；管理者对发电机 组的管理应用水平。管理者对发电机组的管理应用水平是机组运行的主观因素，可以 通过运行管理的改进获得改善。发电机组的设计和制造水平，以及发电机机组的应用 条件是机组运行的客观因素。

基于上述三个方面的因素，现有技术中定义了如下与经济性相关的值：

(a)目标值或最优值：基于相同的蒸汽设计参数设计的最高性能值能为理想值 或最优值，最优值代表了同类型机组设计最佳，且管理水平高把其性能发挥到最好；

(b)设计值：某台待评价机组设计的能效水平；

(c)实际值：某台待评价机组实际达到的能效水平；

(d)应达值：指机组在实际运行中，在某一客观条件(如气温、循环水温度等 不能人为改变的客观条件下)下和某一工况(如负荷率)、某一供热发电比条件下在 最佳运行控制方式下运行理论上应该达到的最佳值。

应达值以能效设计值为基准，通过排除设备性能偏差和客观条件偏差的影响来确 定。设备性能偏差是指机组性能在设计条件下与设计值的差值，综合体现了设备的设 计、制造及安装水平，如果不实施设备改造，就不能改变设备性能偏差。客观条件偏 差指机组运行所处的客观条件与设计条件不一致引起的偏差，所谓客观条件即机组所 处的地理位置、气象条件、电网负荷限制等不受人为因素影响的运行条件。设计值扣 除设备性能偏差和客观条件偏差造成的能效偏差值即为该机组应达值，即：

应达值＝设计值±设备性能偏差±外部条件偏差

外部条件偏差影响主要考虑三方面的因素：实际常用煤质偏离设计煤质引起的机 组能效偏差，实际环境温度偏离设计环境温度引起的机组能效偏差，以及机组实际出 力偏离额定出力引起的能效偏差，外部条件偏差即这三部分能效偏差的加和。

可见，实际环境温度偏离设计环境温度引起的机组能效偏差作为外部条件偏差的 主要因素之一，对发电效率的影响较大，为了研究发电机组最终能达到的能效水平， 就必须考虑到实际环境温度偏离设计环境温度引起的机组能效偏差。在现有技术中， 还未曾出现关于环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的分析技术。

发明内容

本发明实施例提供一种环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算方法及装 置，以定量计算环境温度变化对燃煤发电机组煤耗的影响，准确计算外部条件偏差， 进而研究发电机组最终能达到的能效水平。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种环境温度变化对燃煤发电机组煤耗 影响的计算方法，所述的计算方法包括：

在设定环境温度T下，获取空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温度，并 根据所述空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温度计算锅炉排烟温度

根据所述锅炉排烟温度计算锅炉排烟热损失的变化量Δq₂；

基于环境温度对背压的影响得到汽轮机背压；

根据所述汽轮机背压查找汽轮机背压修正曲线，获得所述汽轮机背压下的实际热 耗H_R与设计热耗H_RTHA的差值ΔH_R；

根据锅炉排烟热损失的变化量Δq₂及所述差值ΔH_R计算环境温度对机组煤耗的 影响总量Δb。

一实施例中，根据所述空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温度计算锅炉 排烟温度包括：

将所述空气预热器入口空气温度和空气预热器入口烟气温度带入下述公式，计算 所述锅炉排烟温度

${\theta }_{Lv}^T=\frac{T({\theta }_{En}-{\theta }_{Lv})+{\theta }_{En}({\theta }_{Lv}-t_{En})}{({\theta }_{En}-t_{En})}$

其中，θ_En为空气预热器入口烟气温度，θ_Lv为空气预热器出口烟气温度，t_En空 气预热器入口空气温度。

一实施例中，根据所述锅炉排烟温度计算锅炉排烟热损失的变化量Δq₂，包 括：

将所述锅炉排烟温度带入下述公式，计算所述锅炉排烟热损失的变化量Δq₂：

${\mathrm{\Delta q}}_2=q_2\frac{({\theta }_{Lv}-t_{En})-({\theta }_{Lv}^T-T)}{{\theta }_{Lv}^T-T}$

其中，q₂为所述设定环境温度T下的锅炉排烟热损失设计值。

一实施例中，当所述汽轮机为空冷机组时，基于环境温度对背压的影响得到汽轮 机背压，包括：根据环境温度对背压的影响曲线，获得当前环境温度下的汽轮机背压。

一实施例中，当所述汽轮机为湿冷机组时，基于环境温度对背压的影响得到汽轮 机背压，包括：

根据负荷工况下的设计数据计算凝汽器出口温差；

根据循环水入口温度及所述温差计算实际排气温度；

根据所述实际排气温度查找水蒸汽压力特性表，得到所述实际排气温度对应的汽 轮机背压。

一实施例中，根据负荷工况下的设计数据计算凝汽器出口温差，包括：

根据设定背压值查找水蒸汽压力特性表，获得所述设定背压值下的排汽温度及凝 汽器进水温度；

根据所述排汽温度及凝汽器进水温度计算所述凝汽器出口温差。

一实施例中，根据锅炉排烟热损失的变化量Δq₂及所述差值ΔH_R计算环境温度对 机组煤耗的影响总量Δb，包括：

将所述根据锅炉排烟热损失的变化量Δq₂及所述差值ΔH_R带入下述公式，计算环 境温度对机组煤耗的影响总量Δb：

$\Delta b=\frac{{\mathrm{\Delta q}}_2}{{\eta }_B}{b}_{st}+\frac{{\mathrm{\Delta H}}_R}{H_{RD}}{b}_{st};$

其中，b_st为机组设计煤耗，g/kWh；η_B为设计环境温度下的锅炉效率，％；H_RD为设计环境温度下的汽轮机热耗，kJ/kWh。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种环境温度变化对燃煤发电机组煤耗 影响的计算装置，所述的计算装置包括：

锅炉排烟温度计算单元，用于在设定环境温度T下，获取空气预热器入口风温和 空气预热器入口烟气温度，并根据所述空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温 度计算锅炉排烟温度

变化量计算单元，用于根据所述锅炉排烟温度计算锅炉排烟热损失的变化量 Δq₂；

背压生成单元，用于基于环境温度对背压的影响得到汽轮机背压；

热耗差值生成单元，用于根据所述汽轮机背压查找汽轮机背压修正曲线，获得所 述汽轮机背压下的实际热耗H_R与设计热耗H_RTHA的差值ΔH_R；

煤耗影响计算单元，用于根据锅炉排烟热损失的变化量Δq₂及所述差值ΔH_R计算 环境温度对机组煤耗的影响总量Δb。

一实施例中，所述锅炉排烟温度计算单元具体用于：将所述空气预热器入口空气 温度和空气预热器入口烟气温度带入下述公式，计算所述锅炉排烟温度

${\theta }_{Lv}^T=\frac{T({\theta }_{En}-{\theta }_{Lv})+{\theta }_{En}({\theta }_{Lv}-t_{En})}{({\theta }_{En}-t_{En})}$

其中，θ_En为空气预热器入口烟气温度，θ_Lv为空气预热器出口烟气温度，t_En空 气预热器入口空气温度。

一实施例中，所述变化量计算单元具体用于：将所述锅炉排烟温度带入下述 公式，计算所述锅炉排烟热损失的变化量Δq₂：

${\mathrm{\Delta q}}_2=q_2\frac{({\theta }_{Lv}-t_{En})-({\theta }_{Lv}^T-T)}{{\theta }_{Lv}^T-T}$

其中，q₂为所述设定环境温度T下的锅炉排烟热损失设计值。

一实施例中，当所述汽轮机为空冷机组时，所述背压生成单元用于根据环境温度 对背压的影响曲线，获得当前环境温度下的汽轮机背压。

一实施例中，当所述汽轮机为湿冷机组时，所述背压生成单元包括：

温差计算模块，用于根据负荷工况下的设计数据计算凝汽器出口温差；

排气温度计算模块，用于根据循环水入口温度及所述温差计算实际排气温度；

背压生成模块，用于根据所述实际排气温度查找水蒸汽压力特性表，得到所述实 际排气温度对应的汽轮机背压。

一实施例中，所述温差计算模块具体用于：根据设定背压值查找水蒸汽压力特性 表，获得所述设定背压值下的排汽温度及凝汽器进水温度；根据所述排汽温度及凝汽 器进水温度计算所述凝汽器出口温差。

一实施例中，所述煤耗影响计算单元具体用于：将所述根据锅炉排烟热损失的变 化量Δq₂及所述差值ΔH_R带入下述公式，计算环境温度对机组煤耗的影响总量Δb：

$\Delta b=\frac{{\mathrm{\Delta q}}_2}{{\eta }_B}{b}_{st}+\frac{{\mathrm{\Delta H}}_R}{H_{RD}}{b}_{st};$

其中，b_st为机组设计煤耗，g/kWh；η_B为设计环境温度下的锅炉效率，％；H_RD为设计环境温度下的汽轮机热耗，kJ/kWh。

本发明实施例的有益效果在于，利用本发明，可以定量计算环境温度变化对燃煤 发电机组煤耗的影响，准确计算外部条件偏差，进而研究发电机组最终能达到的能效 水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算方法流程图；

图2为本发明实施例环境温度对背压的影响曲线示意图；

图3为本发明实施例基于环境温度对背压的影响得到汽轮机背压的方法流程图；

图4为典型的机组背压修正曲线示意图；

图5为本发明实施例环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算装置的结构 框图；

图6为本发明实施例的背压生成单元503的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算方法，如 图1所示，该计算方法包括如下步骤：

S101：在设定环境温度T下，获取空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温 度，并根据所述空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气温度计算锅炉排烟温度

S103：根据所述锅炉排烟温度计算锅炉排烟热损失的变化量Δq₂；

S103：基于环境温度对背压的影响得到汽轮机背压；

S104：根据所述汽轮机背压查找汽轮机背压修正曲线，获得所述汽轮机背压下的 实际热耗H_R与设计热耗H_RTHA的差值ΔH_R；

S105：根据锅炉排烟热损失的变化量Δq₂及所述差值ΔH_R计算环境温度对机组煤 耗的影响总量Δb。

由图1所示的流程可知，环境温度变化时需要同时考虑环境温度变化对锅炉效率 和汽轮机效率的影响。本发明首先计算锅炉排烟热损失的变化量及汽轮机热耗差值， 然后根据锅炉排烟热损失的变化量及汽轮机热耗差值计算环境温度对机组煤耗的影 响总量，通过该方法，可以定量的计算环境温度变化对燃煤发电机组煤耗的影响。

环境温度变化对锅炉效率的影响主要体现为其对锅炉排烟热损失的影响。要计算 环境温度变化对排烟热损失的影响，首先需要根据空气预热器入口空气温度和空气预 热器入口烟气温度，来计算环境温度T时的锅炉排烟温度具体计算公式如下：

${\theta }_{Lv}^T=\frac{T({\theta }_{En}-{\theta }_{Lv})+{\theta }_{En}({\theta }_{Lv}-t_{En})}{({\theta }_{En}-t_{En})}---\left(1\right)$

将空气预热器入口空气温度和空气预热器入口烟气温度等参数带入上述公式 (1)，就可以计算出锅炉排烟温度

公式(1)中，θ_En为空气预热器入口烟气温度，θ_Lv为空气预热器出口烟气温度， t_En空气预热器入口空气温度。

本发明实施了中，假设环境温度T为25℃，公式(1)将转化为如下公式：

${\theta }_{Lv}^{25}=\frac{25({\theta }_{En}-{\theta }_{Lv})+{\theta }_{En}({\theta }_{Lv}-t_{En})}{({\theta }_{En}-t_{En})}---\left(2\right)$

利用T时的锅炉排烟温度可以计算出锅炉排烟热损失的变化量Δq₂，具体 地，将锅炉排烟温度带入下述公式，计算所述锅炉排烟热损失的变化量Δq₂：

${\mathrm{\Delta q}}_2=q_2\frac{({\theta }_{Lv}-t_{En})-({\theta }_{Lv}^T-T)}{{\theta }_{Lv}^T-T}---\left(3\right)$

公式(3)中，q₂为设定环境温度T下的锅炉排烟热损失设计值。

汽轮机分为湿冷机组和空冷机组，步骤S103中，基于环境温度对背压的影响得 到汽轮机背压的方法，湿冷机组和空冷机组有所不同，需要分别计算。

对于空冷机组，步骤S103可以直接根据环境温度对背压的影响曲线，获得当前 环境温度下的汽轮机背压，环境温度对背压的影响曲线如图2所示。

对于湿冷机组，也应基于环境温度对背压的影响曲线。该曲线需要根据厂家设计 参数为基础，进行相关数据处理得到。如图3所示，步骤S103具体实施时，包括如 下步骤：

S301：根据负荷工况下的设计数据计算凝汽器出口温差。

具体地，需要根据设定背压值查找水蒸汽压力特性表，获得所述设定背压值下的 排汽温度及凝汽器进水温度；然后根据所述排汽温度及凝汽器进水温度计算所述凝汽 器出口温差。

举例说明，如某机组设计背压为5.88kPa，查询水蒸汽压力特性表可知该背压下 的排汽温度为31.8℃，设计条件下凝汽器进水温度为24℃，那么凝汽器出口温差为 7.8℃。该温差是保证凝汽器传热效果的必需温差，可以随循环水流量的大小发生改 变，但是在凝汽器受热面不变的条件下，大辐度减少该温差会付出更高代价，因此计 算中认为凝汽器出口温差为设计值，保持不变。

S302：根据循环水入口温度及所述温差计算实际排气温度。实际排气温度为实际 循环水温与凝汽器出口温差之和。

S303：根据所述实际排气温度查找水蒸汽压力特性表，得到所述实际排气温度对 应的汽轮机背压。

对于S104，每台机组都需要自己的背压修正曲线，典型的机组背压修正曲线如 下图4所示。

S105中，需要根据下述公式计算环境温度对机组煤耗的影响总量Δb。

$\Delta b=\frac{{\mathrm{\Delta q}}_2}{{\eta }_B}{b}_{st}+\frac{{\mathrm{\Delta H}}_R}{H_{RD}}{b}_{st}---\left(4\right)$

具体地，需要将锅炉排烟热损失的变化量Δq₂及差值ΔH_R带入公式(4)，计算环 境温度对机组煤耗的影响总量Δb。

公式(4)中，b_st为机组设计煤耗，g/kWh；η_B为设计环境温度下的锅炉效率， ％；H_RD为设计环境温度下的汽轮机热耗，kJ/kWh。

利用本发明，可以定量计算环境温度变化对燃煤发电机组煤耗的影响，准确计算 外部条件偏差，进而研究发电机组最终能达到的能效水平。

基于与图1所示的环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算方法相同的发 明构思，本申请实施例还提供了一种环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算装 置，如下面实施例所述。由于该环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算装置解 决问题的原理与环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算方法相似，因此该环境 温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算装置的实施可以参见环境温度变化对燃煤 发电机组煤耗影响的计算方法的实施，重复之处不再赘述。

如图5所示，本发明实施例一种环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算装 置，该环境温度变化对燃煤发电机组煤耗影响的计算装置包括：锅炉排烟温度计算单 元501，变化量计算单元502，背压生成单元503，热耗差值生成单元504及煤耗影 响计算单元505。

锅炉排烟温度计算单元501用于在设定环境温度T下，获取空气预热器入口风温 和空气预热器入口烟气温度，并根据所述空气预热器入口风温和空气预热器入口烟气 温度计算锅炉排烟温度

变化量计算单元502用于根据所述锅炉排烟温度计算锅炉排烟热损失的变化 量Δq₂。

背压生成单元503用于基于环境温度对背压的影响得到汽轮机背压。

热耗差值生成单元504用于根据所述汽轮机背压查找汽轮机背压修正曲线，获得 所述汽轮机背压下的实际热耗H_R与设计热耗H_RTHA的差值ΔH_R。

煤耗影响计算单元505用于根据锅炉排烟热损失的变化量Δq₂及所述差值ΔH_R计算环境温度对机组煤耗的影响总量Δb。

一实施例中，锅炉排烟温度计算单元501具体用于：将所述空气预热器入口空气 温度和空气预热器入口烟气温度带入下述公式，计算所述锅炉排烟温度

${\theta }_{Lv}^T=\frac{T({\theta }_{En}-{\theta }_{Lv})+{\theta }_{En}({\theta }_{Lv}-t_{En})}{({\theta }_{En}-t_{En})}$

其中，θ_En为空气预热器入口烟气温度，θ_Lv为空气预热器出口烟气温度，t_En空 气预热器入口空气温度。

一实施例中，变化量计算单元502具体用于：将所述锅炉排烟温度带入下述 公式，计算所述锅炉排烟热损失的变化量Δq₂：

${\mathrm{\Delta q}}_2=q_2\frac{({\theta }_{Lv}-t_{En})-({\theta }_{Lv}^T-T)}{{\theta }_{Lv}^T-T}$

其中，q₂为所述设定环境温度T下的锅炉排烟热损失设计值。

一实施例中，当汽轮机为空冷机组时，背压生成单元503用于根据环境温度对背 压的影响曲线，获得当前环境温度下的汽轮机背压。

一实施例中，如图6所示，当所述汽轮机为湿冷机组时，背压生成单元503包括： 温差计算模块601，排气温度计算模块602及背压生成模块603。

温差计算模块601用于根据负荷工况下的设计数据计算凝汽器出口温差；

排气温度计算模块602用于根据循环水入口温度及所述温差计算实际排气温度；

背压生成模块603用于根据所述实际排气温度查找水蒸汽压力特性表，得到所述 实际排气温度对应的汽轮机背压。

一实施例中，温差计算模块601具体用于：根据设定背压值查找水蒸汽压力特性 表，获得所述设定背压值下的排汽温度及凝汽器进水温度；根据所述排汽温度及凝汽 器进水温度计算所述凝汽器出口温差。

一实施例中，煤耗影响计算单元503具体用于：将所述根据锅炉排烟热损失的变 化量Δq₂及所述差值ΔH_R带入下述公式，计算环境温度对机组煤耗的影响总量Δb：

$\Delta b=\frac{{\mathrm{\Delta q}}_2}{{\eta }_B}{b}_{st}+\frac{{\mathrm{\Delta H}}_R}{H_{RD}}{b}_{st};$

其中，b_st为机组设计煤耗，g/kWh；η_B为设计环境温度下的锅炉效率，％；H_RD 为设计环境温度下的汽轮机热耗，kJ/kWh。

利用本发明，可以定量计算环境温度变化对燃煤发电机组煤耗的影响，准确计算 外部条件偏差，进而研究发电机组最终能达到的能效水平。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程 序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件 方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序 代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等) 上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流 程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的 每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些 计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设 备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执 行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方 框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包 括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算 机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或 方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。