[发明专利]一种造纸厂热电联产能量系统优化系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制浆造纸厂热电联产能量系统优化系统及其工作方法，特别涉及具有大于等于两台锅炉或两套汽轮发电机组的大、中型制浆造纸厂的热电联产能量系统优化系统及其工作方法。

背景技术

造纸业是资源和能源消费型产业，随着我国国民经济的快速发展，造纸产品消费迅速增长，市场需求逐年扩大。造纸工业已被国家发改委列为九大高耗能重点监管行业之一。热电联产系统是制浆造纸企业的重要组成部分，它的安全、稳定运行是企业安全、稳定、长期运行的基础。通常，热电联产系统由多台锅炉和汽轮机组组成，在满足生产用电的条件下，锅炉产汽或汽轮机抽出或排出的蒸汽供工艺过程所需热量。由于产品种类、生产量、生产状况、市场销售和季节性的变化等原因，蒸汽用量和用电量都会随之发生变化。

与大型热电厂和火电厂所采用的单元式机组不同，在造纸企业热电联产系统通常是采用母管制的热力系统。在实际条件下，多数系统在设计时新蒸汽的压力等级均相同，所有的锅炉并联到热力系统母管中。母管制热力系统的最大特点是锅炉、汽轮机彼此独立，即某台锅炉所产生的蒸汽不与相应的汽轮机直接相连，而是和系统中所有同等级的蒸汽一起提供给蒸汽母管，然后再通过管道将蒸汽输送给系统中的各种用汽设备及外界用户。母管制的结构下，锅炉系统和汽轮机系统之间仅仅通过锅炉总产汽量相联系，在锅炉系统总产汽量不变的条件下，下游汽轮机的负荷不会再受到上游某台锅炉负荷的变化的影响，单元式机组汽机与锅炉之间单纯的串联关系消除了，从运行优化的角度考虑，系统的自由度增加了，因而也就增加了热力系统的可操作性。

通常，热电联产系统需向制浆、造纸工艺过程提供动力、电力、热能、蒸汽等能量。由于产品的多元化，因此为了有效利用能源，需要合理利用生产过程中产生的各种压力等级的蒸汽或者供应各种压力等级的蒸汽来满足生产需要。

制浆和造纸生产异常出现都会影响热电联产系统的运行。通常，相对于运行是否经济，热电厂工程师们更关心生产是否正常、稳定。制浆、造纸生产局部改变或是异常的出现，工程师们做出的被动调节通常使热电联产系统处在一个不经济的运行状态。因此，在满足工艺过程加工量、产品方案、气候、季节等因素变化引起的蒸汽和电力需求变化的条件下，如何使系统最经济的运行操作，已成为当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服目前热电联产能量系统人工调节的不科学性，改变目前该系统运行不经济的情况，提供一种适合于具备大于等于两台锅炉或两套汽轮发电机组的大、中型制浆造纸厂的热电联产能量系统优化系统及其工作方法。通过该系统，可实现热电联产能量系统的经济运行和自动调节。

为实现本发明的目的采用的技术方案：一种造纸厂热电联产能量系统优化系统，其特征是，包括：

用于采集各部门对蒸汽、电能的需求数据并存储到实时数据库中的数据采集系统；

用于存储和传输数据采集系统采集到的数据的实时数据库；

用于存储和传输优化所需数据及优化后结果数据的关系数据库；

用于对关系数据库中存储的生产过程的物料流进行模拟并将模拟结果存储在关系数据库的物料流模拟模型库；

用于将关系数据库中存储的生产过程的能流数据结合物料流模拟模型库的模拟结果进行模拟并将模拟结果存储在关系数据库中的能流模拟模型库；

用于根据能流模拟模型库的模拟结果对生产过程中的能流进行优化并将优化结果反馈到人机交互界面用以显示、监测，同时将优化结果存储到关系数据库，以便现场监控系统提取有关数据对相关设定值进行赋值以优化系统运行的能流优化模型库；

用于生产调度人员与实时数据库、关系数据库和能流优化模型库进行人机交互的人机交互界面；

所述数据采集系统与实时数据库相互连接；实时数据库与关系数据库相互连接；关系数据库分别与能流模拟模型库、物料流模拟模型库和人机交互界面相互连接；关系数据库还与输入设备运行状态数据和排产计划信息的人工输入端口相连接；物料流模拟模型库与能流模拟模型库相连接；能流模拟模型库与能流优化模型库相互连接；能流优化模型库与人机交互界面相互连接；人机交互界面还与实时数据库相互连接。

为了更好地实现本发明，所述数据采集系统包括设置在生产和生活辅助车间的SCADA、PLC和DCS系统及数据采集仪；数据采集仪采集的数据是未安装SCADA、PLC、DCS系统的部分车间对蒸汽、电能的需求数据，该部分数据现场采集后手动输入至实时数据库。

所述能流优化模型库包括：

通过对汽轮机系统建立优化模型并求解得出汽轮机系统能量优化方案的汽轮机系统优化模型库；