火电厂热力系统经济性诊断的逻辑矩阵算法研究

论文摘要

节能是我国能源战略和政策的核心。火电厂既是能源供应的中心也是资源消耗及环境污染和温室气体排放的大户,提高电厂设备运行的经济性和可靠性,减少污染物的排放,已经成为世人关注的重大课题。热经济性代表了火电厂的能量利用、热功能转换技术的先进性和运行的经济性,是火电厂经济性评价的基础。合理地计算和分析火电厂的热经济性是在保证机组安全运行的基础上,提高运行操作及科学管理水平的有效手段。火电厂的设计、技术改造、运行优化以及目前国内外对大型火电厂性能监测的研究、运行偏差的分析等均需对火电厂的热力系统作详细的热平衡计算,求出热经济指标作为决策的依据。因此,电厂的热力系统计算是实现上述任务的重要技术基础,直接反映出全厂的经济效益,对电厂的节能具有重要意义。本文在传统矩阵算法的基础上,首次采用逻辑变量来表示热力系统和回热加热器的结构特征,对回热加热器物质平衡和能量平衡关系式进行推导,建立了火电厂热力系统通用逻辑矩阵模型。在此模型中,一些辅助蒸汽流量参数和各回热加热器的效率也被考虑其中。本文并对模型中各矩阵元素的填写规律进行了针对性的介绍。以此逻辑矩阵模型为基础采用MATLAB编制了通用计算程序,在此程序中只需输入热力系统的结构参数和设备参数,就可方便地绘制出某工况下汽轮机蒸汽膨胀线和计算出回热加热器各级抽汽系数、汽轮机各项热经济性指标以及全厂热经济性指标。当热力系统结构发生变化或者汽轮机发电机组运行工况发生变化时,不需要人工干涉程序,只要根据相关变化调整相应的参数文件即可。用国产某660MW机组的四种设计工况,即TRL工况、TMCR工况、VOW工况和THA工况,对本文建立的逻辑矩阵算法进行了验证。结果表明,利用该算法计算得出的回热加热器各级抽汽系数和热力系统各项热经济性指标都能很好的与已知数据吻合,表明该算法能快速准确地对机组的热经济性进行诊断,同时也证明了该算法具有很好的通用性。用火电厂热力系统逻辑通用矩阵算法对国内某电厂660WM机组的变工况运行了诊断,包括加热器端差、抽汽压损、高压加热器切除、给水旁路、凝汽器真空和凝汽器端差对热力系统热经济性的影响。分析结果表明,加热器端差的增大、抽汽压损的增大、切除高压加热器、给水旁通泄漏、凝汽器真空的变差以及凝汽器端差的增大,都会使得火电厂热力系统热经济性变差,使得汽轮机组内效率和全厂热效率降低,煤耗增加。本文还定量分析了各种变工况运行对机组热经济性影响的大小,在理论上为火电厂的优化运行和改造提供了依据和指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 热经济性诊断体系建立的目的
• 1.2 热力系统的热经济性指标
• 1.2.1 汽轮机组的热经济指标
• 1.2.2 全厂的热经济性指标
• 1.3 热力系统的热经济性诊断研究状况
• 1.3.1 传统计算方法
• 1.3.2 矩阵分析法
• 1.3.3 （火用）分析法
• 1.3.4 偏微分理论的应用
• 1.3.5 定流量和定功率的条件
• 1.3.6 热力系统分析计算方法的发展趋势
• 1.4 本文的研究任务
• 第二章 火电厂热力系统的通用逻辑矩阵算法
• 2.1 热力系统的传统矩阵算法
• 2.1.1 回热加热器类型
• 2.1.2 传统并联矩阵法的原理及缺点
• 2.2 热力系统通用逻辑矩阵模型的建立
• 2.2.1 热力系统的物理模型
• 2.2.2 回热加热器能量平衡
• 2.2.3 并联算法通用逻辑一矩阵模型（L-M模型）
• 2.3 基于MATLAB的通用逻辑矩阵算法程序
• 2.4 热力系统通用逻辑矩阵算法的验证
• 2.4.1 热力系统简介
• 2.4.2 设计工况热平衡特性
• 2.4.3 验证计算
• 2.4.4 结果分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于通用算法的热力系统热经济诊断
• 3.1 回热加热器端差的热经济性诊断
• 3.2 抽汽压损的热经济性诊断
• 3.3 高压加热器切除的热经济性诊断
• 3.3.1 高加切除的矩阵填写规律
• 3.3.2 诊断结果
• 3.4 高压加热器给水旁路热经济性诊断
• 3.5 凝汽器真空热经济性诊断
• 3.6 凝汽器过冷度的热经济性诊断
• 第四章 全文结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表