华能平凉发电有限责任公司;西安交通大学;西安热工研究院有限公司马国荣获国家专利权
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龙图腾网获悉华能平凉发电有限责任公司;西安交通大学;西安热工研究院有限公司申请的专利一种高加抽汽节流的超临界机组再热蒸汽温度控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119554109B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411802245.6,技术领域涉及:F01K13/02;该发明授权一种高加抽汽节流的超临界机组再热蒸汽温度控制方法是由马国荣;陈晨;邢张梦;王洋;崔光明;都劲松;郭俊文;舒进;葛军;张斐;贾永刚;张茜;王朝阳;刘明设计研发完成,并于2024-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高加抽汽节流的超临界机组再热蒸汽温度控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种高加抽汽节流的超临界机组再热蒸汽温度控制方法,首先,采集超临界机组锅炉系统和汽轮机系统的热力参数实时数据,进行数据清洗,计算得到不同高加抽汽节流方案对应的给水加热不足和各次再热蒸汽流量变化量,进而计算布置在过热器之前的再热器吸热量变化,综合再热蒸汽流量变化和再热器吸热变化量,获得不同高加抽汽节流方案对应的再热蒸汽温度变化预测值,最终根据再热蒸汽温度实时偏差,获得具体的高加抽汽节流控制方案。本发明方法补充优化了原有的超临界机组再热蒸汽温度控制逻辑,可有效改善超临界机组再热蒸汽温度的控制效果,防止在快速升负荷过程中易出现的再热蒸汽大幅超温的问题,对于超临界燃煤发电机组快速变负荷能力提升具有重要意义。
本发明授权一种高加抽汽节流的超临界机组再热蒸汽温度控制方法在权利要求书中公布了:1.一种高加抽汽节流的超临界机组再热蒸汽温度控制方法,其特征在于:包括如下步骤: 步骤一:数据采集 采集锅炉系统给水流量mfw和汽轮机系统流经各级高压加热器的给水流量测量数据mfwi,其中i=1~k-1; 采集锅炉系统和汽轮机系统之间的m个工质进、出口热力参数,包括m个工质流进入锅炉的温度和压力Tin,a、pin,a、工质流离开锅炉的温度和压力Tout,a、pout,a,其中a=1~m; 采集z级回热加热器的热力参数,包括给水侧各级回热加热器前后的温度Tw,in,b、Tw,out,b;抽汽侧各级抽汽的温度Ts,b、压力ps,b与各级回热加热器疏水的温度Td,b,其中b=1~z; 采集给水泵后给水压力pfp和省煤器入口给水压力peco,in、水冷壁入口工质温度Tww,in和压力pww,in; 步骤二:数据预处理 将以上采集的参数数据进行数据清洗; 步骤三:计算各点工质焓值 利用温度和压力数据,通过热物性计算得到各点工质焓值,包括锅炉m个工质流进、出口的焓值hin,a和hout,a,其中a=1~m;给水侧各级回热加热器进口水的焓值hw,in,b和出口水的焓值hw,out,b;抽汽侧各级抽汽的焓值hs,b;各级疏水的焓值hd,b,其中b=1~z;锅炉系统水冷壁入口工质的焓值hww,in; 步骤四:计算高加抽汽节流导致的各次再热蒸汽流量变化 对于高压加热器,抽汽节流时所有的抽汽均返回汽轮机,即 式中:msei为第i级高压加热器抽汽节流时返回汽轮机的蒸汽流量,kgs;mdwi-1为来自第i-1级高压加热器的疏水流量,kgs;γi为来自上一级的疏水在第i级高压加热器内的放热量,kJkg;qi为第i级高压加热器抽汽的放热量,kJkg;τi为第i级高压加热器的给水吸热量,kJkg; 各次再热蒸汽流量的变化量为抽汽压力大于等于该次再热蒸汽压力的所有抽汽流量的变化量之和: 式中:Δmrs,j为第j次再热蒸汽流量的变化量,kgs;Δmsei为第i级高压加热器抽汽流量的变化量,数量上也就等于被节流的该级高加的所有抽汽流量,kgs;prs,j为第j次再热蒸汽冷段压力,MPa; 步骤五:计算不同高加抽汽节流方案对应的给水加热不足 高加抽汽节流增加了该级给水加热不足,导致主汽温的下降,为了避免更高抽汽压力的加热器抽汽增加影响节流效果,各个高加抽汽节流方案均节流包含最高一级高压加热器在内的所有连续高压加热器; 由于对应的高压加热器抽汽全部节流,导致的给水加热不足就等于流经该级加热器的给水的焓升,计算如下: ΔQfw,1=mfw1τ1方案1:节流No.1高压加热器 ΔQfw,2=mfw1τ1+mfw2τ2方案2:节流No.1和No.2高压加热器 节流No.1、No.2和No.3高压加热器 …… 节流No.1、No.2、No.3、b、No.h高压加热器 …… 节流No.1、No.2、No.3、…、No.k-1高压加热器式中:ΔQfw,1、ΔQfw,2、ΔQfw,3、ΔQfw,h和ΔQfw,k-1分别为方案1、方案2、方案3、方案h和方案k-1高压加热器抽汽节流造成的给水加热不足,kJs;mfw1、mfw2和mfwi分别为流经第1级、第2级和第i级高压加热器的给水流量,kgs;τ1、 τ2和τi分别为第1级、第2级和第i级高压加热器的给水焓升,kJkg; 步骤六:计算锅炉过热器后的各次再热器的吸热量变化 高加抽汽节流引起给水加热不足,进入锅炉系统的给水温度明显下降,因此会导致各次再热器之前的水冷壁、过热器受热面吸热量增加; 给水加热不足引起的水冷壁和过热器的吸热量增加,会引起以上受热面之后的各次再热器的吸热量的减少,按照受影响的各次再热器的原吸热量比例分配减少的吸热量; 式中:ΔQrh,j为第j次再热蒸汽在锅炉系统再热器中的吸热量变化,kJs;ΔQsh,re为高加抽汽节流引起的水冷壁和过热器增加的吸热量,kJs;Qrh,j为第j次再热蒸汽在锅炉系统再热器中的吸热量,kJs; 步骤七:计算再热蒸汽温度变化预测值 由于高加抽汽节流,各次再热蒸汽流量的变化量为Δmrs,j,并且同时,给水加热不足引起的各次再热蒸汽吸热量的变化为ΔQrh,j;综合以上变化,得到高加抽汽节流后带来的再热蒸汽焓值变化为: 式中:Δhrs,j为第j次再热蒸汽的焓值变化,kJkg;Q′rh,j和Qrh,j分别为高加抽汽节流后和高加抽汽节流前的第j次再热器吸热量,kJs;m′rs,j和mrs,j分别为高加抽汽节流后和高加抽汽节流前的第j次再热蒸汽流量,kgs; 其中高加抽汽节流后的第j次再热器吸热量为: Q′rh,j=Qrh,j-ΔQrh,j 在再热蒸汽温度变化较小的前提下,其比热容变化可以忽略,则高加抽汽节流后再热蒸汽温度变化的预测值为: 式中:ΔTrs,j为高加抽汽节流后第j次再热蒸汽温度变化的预测值,℃;crs,j为第j次再热蒸汽比热容,kJkg·K; 步骤八:计算实时再热蒸汽温度偏差,合理选择高加抽汽节流方案 分别就不同高加抽汽节流方案进行计算,得到各种高加抽汽节流方案下的各次再热蒸汽温度变化预测值:ΔTrs,j,h,j=1~m-1,h=1~k-1;由于实际变负荷过程速度很快,因此不同高加抽汽节流方案无法达到最大主蒸汽温度变化,引入高加抽汽节流主蒸汽温度预测值修正系数,即 ΔTrs,j,exp,h=krs,j,expchan,hΔTrs,j,h,j=1~m-1,h=1~k-1 式中:ΔTrs,j,exp,h为修正后的实际快速变负荷过程中第h种高加抽汽节流方案预期的第j次再热蒸汽温度变化的预测值,℃;krs,j,expchan,h为高加抽汽节流对再热蒸汽温度变化预测值修正系数,0<krs,j,expchan,h<1; 同时计算各次再热蒸汽实时温度与设定温度的偏差, ΔTrs,j,dev=Trs,j,set-Trs,j,rt 式中:ΔTrs,j,dev为第j次再热蒸汽温度偏差,℃;Trs,j,set为第j次蒸汽温度设定值,kJs;Tls,rt为主蒸汽温度实时值,℃; 当各次再热蒸汽温度偏差在一定范围内时,不采用高加抽汽节流控制再热汽温的方法,即ΔTrs,j,dev≤ΔTrs,j,bdy时,只使用烟气挡板或烟气再循环控制各次再热蒸汽温度; 当再热蒸汽温度偏差大于设定值ΔTrs,j,bdy时,才采用高加抽汽节流控制再热蒸汽温度的方法,并且根据各次再热蒸汽温度偏差与各个方案的各次再热蒸汽温度变化预测值的相对大小,依次有序适时选择最合适的高加抽汽节流方案。
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