[发明专利]一种高压加热系统疏水水位节能优化方法

摘要

本发明公开了属于火电机组节能优化技术领域的一种高压加热系统疏水水位节能优化方法。首先根据质量守恒及能量守恒建立高压加热器的机理模型，利用电厂实际历史数据，采用遗传算法对模型中的未知参数进行辨识，进而根据高压加热系统各级加热器的级联特性，建立高压加热系统的串联模型，并再次根据历史数据对模型中的参数进行修正。最后，基于高压加热系统机理模型，以机组热效率作为目标函数，采用遗传算法对各级高压加热系统水位进行综合优化，寻优机组热效率最高时对应的各级高压加热系统水位分布，并以此作为各级疏水水位设定值，改变高压加热系统整体的换热效率，达到提升机组整体运行经济性。

主权项

1.一种高压加热系统疏水水位节能优化方法，该方法包括：建立高压加热器机理模型，并利用遗传算法辨识模型；根据各级高压加热器级联特性，建立高压加热系统机理模型；并通过高压加热系统级联模型，寻优机组热效率最高时对应的各级高压加热水位分布，该高压加热系统疏水水位节能优化的步骤如下：步骤一：建立高压加热器机理模型1)根据汽侧能量平衡建立汽侧换热模型如下：式中，c_p表示水的比热容，M_L表示高压加热器内存水量，t_sat表示高压加热器工作压力下的饱和温度，W_s表示抽汽流量，i_s表示抽汽焓值，i_sat表示工作压力下对应的饱和水焓，Q_SM表示蒸汽对管道加热量；2)通过质量平衡方程建立疏水侧换热模型如下：式中，W_c表示蒸汽凝结流量，W_din表示上级疏水流量，W_d表示本级疏水流量；3)通过管侧能量平衡建立管道温度方程如下：通过给水侧能量平衡建立高压加热器给水出口温度方程如下：通过高压加热器内总能量平衡建立疏水焓值方程如下：式中，M_m表示管道质量，c_m表示金属管道比热，t_m表示管道温度，Q_WM表示疏水对管道的加热量，Q_MF表示管道对给水的加热量，M_F表示管内存水量，W_F表示给水流量，t₁、t₂分别表示给水入口、出口温度，c_p(c_p1、c_p2)表示水的比热，i_din表示上级疏水焓，i_d表示本级疏水焓；步骤二：利用电厂实际数据，采用遗传算法辨识高压加热器模型的参数，设定模型初始参数，将模型输出与实际数据带入适应度函数进行迭代计算，适应度函数设置为模型输出与实际数据间的误差；当适应度函数结果小于设置的精度，或是迭代次数大于设计迭代次数时，停止计算，得到辨识后的模型参数；反之，通过遗传算法设置新的参数，带入高压加热器模型重复上述步骤；步骤三：高压加热系统由多级高压加热器串级组成，根据步骤一中建立的高压加热器模型，根据各级高压加热系统的级联特性，建立高压加热系统级联模型，并对模型参数进行修正；步骤四：以机组循环热效率作为目标函数，对各级高压加热系统水位进行综合优化调度，通过遗传算法寻优最大机组热效率，得到高压加热系统最优水位分布值，采用遗传算法进行寻优时，优化目标为各级高压加热系统疏水水位，适应度函数选用组循环热效率η，若迭代次数大于设定迭代次数或优化结果收敛，则停止算法运算；否则，由遗传算法重新初始化水位值，进行循环迭代计算，从N次迭代中寻找最大机组循环热效率η_max，则η_max对应的各级高压加热系统水位即为最终优化指导值；其中机组循环热效率计算如下：1)具有回热、再热的主循环吸热量方程如下：2)汽轮机输出内部功如下：式中，D₀表示主蒸汽流量；c表示再热冷段抽汽段数；h₀表示汽轮机主蒸汽焓；h_w表示第一级高加出水焓，即锅炉给水焓；D_i表示各级高压加热器抽汽量；σ表示再热器吸热量；h_c表示汽轮机排汽焓；h_i、h_j表示第i、j级抽汽焓，m表示高压加热器级数，所以，机组循环热效率为：