[发明专利]基于蒸汽引射的自适应汽轮机回热系统及其优化控制方法

权利要求书

1.基于蒸汽引射的自适应汽轮机回热系统，其特征是：包括锅炉系统、高压缸系统、中压缸系统、低压缸系统、蒸汽引射及其控制系统、给水系统以及凝结水系统，

所述锅炉系统包括水冷壁、过热器以及再热器，所述水冷壁入口与Ⅰ号高压加热器(21)出口连接，水冷壁出口与过热器入口连接；所述过热器出口与高压缸(2)入口连接；所述高压缸(2)出口与再热器入口连接；所述再热器出口与中压缸(3)入口连接；

所述高压缸系统包括高压缸(2)、一段抽汽(31)以及二段抽汽(32)，所述一段抽汽(31)与Ⅰ号高压加热器(21)连接；所述二段抽汽(32)与Ⅱ号高压加热器(22)连接；

所述中压缸系统包括中压缸(3)、三段抽汽(33)、四段抽汽(34)以及五段抽汽(35)，所述中压缸(3)的出口与低压缸(4)的入口连接，所述三段抽汽(33)与Ⅲ号高压加热器(23)连接，所述四段抽汽(34)与除氧器(11)连接；所述五段抽汽(35)与Ⅴ号低压加热器(25)连接；

所述低压缸系统包括低压缸(4)、六段抽汽(36)、七段抽汽(37)以及八段抽汽(38)，所述低压缸(4)的出口与凝汽器(6)连接；所述六段抽汽(36)与Ⅵ号低压加热器(26)连接；所述七段抽汽(37)与Ⅶ号低压加热器(27)连接；所述八段抽汽(38)与Ⅷ号低压加热器(28)连接；

所述给水系统包括Ⅰ号高压加热器(21)、Ⅱ号高压加热器(22)、Ⅲ号高压加热器(23)、给水泵(12)以及除氧器(11)，所述Ⅰ号高压加热器(21)、Ⅱ号高压加热器(22)以及Ⅲ号高压加热器(23)顺次连接，所述给水泵(12)设置在除氧器(11)与Ⅲ号高压加热器(23)之间；

所述凝结水系统包括Ⅴ号低压加热器(25)、Ⅵ号低压加热器(26)、Ⅶ号低压加热器(27)、Ⅷ号低压加热器(28)、凝结水泵(7)以及凝汽器(6)，所述Ⅴ号低压加热器(25)、Ⅵ号低压加热器(26)、Ⅶ号低压加热器(27)以及Ⅷ号低压加热器(28)顺次连接；所述凝结水泵(7)设置在凝汽器(6)与Ⅷ号低压加热器(28)之间；

所述蒸汽引射及其控制系统包括蒸汽引射器(17)、计算控制系统(18)、流量测量系统(14)、压力测量系统(15)、以及温度测量系统(16)，所述蒸汽引射器(17)包括执行机构(171)、引射蒸汽入口(172)、被引射蒸汽入口(173)以及引射装置出口(174)，蒸汽引射器(17)与计算控制系统(18)连接，其入口与主蒸汽连接，出口与Ⅰ号高压加热器(21)连接，所述流量测量系统(14)、压力测量系统(15)、以及温度测量系统(16)均与计算控制系统(18)连接。

2.根据权利要求1所述的基于蒸汽引射的自适应汽轮机回热系统，其特征是：所述一段抽汽(31)、二段抽汽(32)、三段抽汽(33)、四段抽汽(34)、五段抽汽(35)、六段抽汽(36)、七段抽汽(37)以及八段抽汽(38)的抽汽管道上均设置有抽汽逆止门(10)和抽汽电动门(9)。

3.基于蒸汽引射的自适应汽轮机回热优化控制方法，其特征是：应用权利要求1所述的基于蒸汽引射的自适应汽轮机回热系统，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行

步骤一、数据采集

利用功率测量系统、压力测量系统(15)、温度测量系统(16)和流量测量系统(14)实时测量功率、给水压力、给水温度、Ⅰ号高压加热器入口温度、给水流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、主蒸汽流量、高压缸排汽压力、高压缸排汽温度、高压缸排汽流量、再热蒸汽压力、再热蒸汽温度、主蒸汽至蒸汽引射及其控制系统，计算给水温度和主蒸汽至引射系统流量对机组经济指标影响大小，根据蒸汽引射器投入后对煤耗影响值最大为目标调整蒸汽引射器的执行机构，控制主蒸汽至引射系统的流量和给水温度；

步骤二、机组运行指标计算

根据所述步骤一采集的数据，以及通过计算控制系统(18)中输入的国际标准化委员会IAPWS-IF97公式获得的焓值，计算引射系统不投入时机组的热耗率为

式中：q为汽轮机组热耗率，kJ/(kW·h)；N_t为发电机输出有功功率，MW；G_ms为主蒸汽流量，t/h；G_fw为给水流量，t/h；G_hrh为高压缸排汽流量，t/h；h(p_ms,t_ms)为主蒸汽焓，kJ/kg；h(p_fw,t_fw)为给水焓，kJ/kg；h(p_hrh,t_hrs)为再热蒸汽焓，kJ/kg；h(p_crh,t_crh)为高压缸排汽焓，kJ/kg；

根据热耗率计算机组的发电煤耗为

式中：b_f为发电煤耗，g/(kW·h)；η_b为锅炉效率，％；R_h为热功当量值，取4.1868kg/kcal；η_gd为管道效率，％；

计算投入引射系统后给水温度对发电煤耗的影响系数以及引射系统消耗的主蒸汽流量对发电煤耗的影响系数，

引射系统投入后给水温度对发电煤耗的影响计算

式中：μ为引射系统引射比；G_ys为引射主蒸汽流量，t/h；G₁为引射后的一段抽汽流量，t/h；

G_ysg(h(p_ms,t_ms)-h(p′₁))+G₁g(h(p₁,t₁)-h(p′₁))＝G_fwg(t′_fw-t₂)gR_h (4)

式中：h(p′₁)为引射系统出口压力对应的饱和水焓，kJ/kg；h(p₁,t₁)为一段抽汽焓，kJ/kg；t₂为1号高加入口水温，℃；t′_fw为引射系统投入后给水温度，℃；

式中：Δb₁为引射系统投入后给水温度对发电煤耗的影响，g/(kW·h)。

将式(3)和式(4)带入式(5)，得到与引射主蒸汽流量G_ys和未投入引射系统的给水温度t_fw相关的给水温度对发电煤耗的影响值；

引射主蒸汽流量对发电煤耗的影响计算

式中：Δb₂—引射系统投入后引射主蒸汽流量对发电煤耗的影响，g/(kW·h)；

引射系统投入后对机组发电煤耗的影响为

式中：Δb_f—引射系统投入后对机组发电煤耗的影响，g/(kW·h)；

引射系统投入后机组的发电煤耗

b′_f＝b_f-Δb_f (9)

式中：b′_f—引射系统投入后机组发电煤耗，g/(kW·h)；

步骤三、蒸汽引射控制

设置给水温度上限值t_lim，投入蒸汽引射；通过所述步骤二获得的Δb_f以及t′_fw进行判断引射系统的投入状态，

当Δb_f≥0或Δb_f＜0，且t′_fw＜t_lim时，增大引射装置执行机构的开度；

当Δb_f≥0且t′_fw＝t_lim时，不调整引射装置执行机构的开度；当Δb_f≥0且t′_fw＞t_lim时，减小调整引射装置执行机构的开度直至Δb_f≥0且t′_fw＝t_lim；

当Δb_f＜0且t′_fw≥t_lim退出蒸汽引射系统；

蒸汽引射装置执行机构开度增加或减小后，重新计算Δb_f，与调整之前的Δb_f相比较，取Δb_f较大是执行机构的状态作为最终状态；实时输出蒸汽装置投入时发电煤耗b′_f和退出的发电煤耗b_f，用于火力发电厂人员进行指标的统计及对比。