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热电联产汽轮机组负荷分配优化调度系统

返回列表 来源: 中国纸业网 发布日期 2019-07-10 浏览: 159

造纸企业主要用能为电和蒸汽,除采用工艺改造节能外,实现合理用电用汽成为节能的主要措施。大部分的造纸企业能耗较高的一个重要原因是在能量利用的过程中缺乏有效的监测、分析和优化。因此,许多造纸企业试图探索运用信息化手段解决造纸工业当前节能降耗的问题。

大部分大型造纸企业都自备热电厂,热电厂是造纸企业的能源转换单,它为造纸企业提供生产用能(包括电和蒸汽)。电能和热能联合生产称为热电联产,造纸企业热电厂都以热电联产的方式运行。造纸企业热电厂汽轮机是在保证抽汽量的前提下再调整发电量,而且造纸厂存在用汽波动大、用汽不确定等因素,其运行方式与热电厂有差别。例如:化学制浆间歇蒸煮,在蒸煮升温阶段,蒸汽消耗量很大,而在保温、喷放和装料阶段,蒸汽用汽量较少;当纸机生产正常时,蒸汽使用量比较稳定,但是当纸机断纸时,纸机蒸汽用量几乎为零;有些用汽波动是可以预测的,如制浆蒸煮用汽;有些是不可以预测的,如纸机断纸后需要停止用汽。虽然大型电厂和部分热电厂配备负荷分配优化调度系统。目前操作人员主要根据经验实现协调控制,具有很大的局限性。因此,必须结合造纸企业用汽特点,进一步研究汽轮机运行过程中的热经济性并在不同机组间合理的分配负荷,建立汽轮机组负荷分配优化调度系统,实现节能降耗。

本文以某造纸企业热电厂为背景,以该企业已建成的全厂能量系统优化信息平台为基础,利用平台提供的强大的数据集成功能,采集企业的实时生产和管理信息,根据造纸企业热电厂实际情况,设计开发了一套汽轮机组负荷分配优化调度系统。通过本系统,热电生产人员可以看到制浆、造纸各用汽、用电终端的实时生产情况。当终端用汽量变化时,可重新计算出每台汽轮机的负荷分配参数,指导生产人员进行在线优化。

1 系统结构

该系统是在已建成的造纸企业全厂能量系统优化信息平台的基础上开发,主体部分采用美国通用电气(GE)公司智能平台软件搭建。如图1所示,系统分为显示层、优化计算层,数据存储层。

2 机组负荷分配优化计算

某大型纸厂配备外供热量300万GJ的生产能力的热电分厂,有2台容量为50MW的一次调节抽汽凝汽式汽轮机机组。汽轮机的部分抽汽除用于该公司的造纸、制浆等生产过程外,部分外供其他单位。汽轮机组发电除供自用电和制浆、造纸及辅助系统外,剩余部分上网向外供电,其热电联产系统如图2所示。

2.1 负荷分配优化模型

为了在满足制浆造纸生产过程的热能和电能需求前提下实现系统燃料消耗量最小的目标,本文根据前面建立的优化模型结合实际运行情况及运行数据,建立该系统的优化模型。

目标函数:

2.2 优化模型的求解

线性规划是应用最广泛的优化技术之一,也可以说是一种最有效的优化技术。线性规划法是解决多变量最优决策的方法,是在各种相互关联的多变量约束条件下,求解一个对象的线性目标函数最优的问题。

3 系统的应用

依据系统的功能,系统分为运行优化、模型校正、实时运行、模拟运行、历史趋势五部分,其中运行优化和模型校正是系统的核心。系统的主优化界面如图5所示。

通过本系统,热电生产人员可以看到制浆、造纸各用汽、用电终端的实时生产情况,当制浆、造纸热、电负荷变化时,在满足发电与供热需求的前提下,系统以总蒸汽消耗量最小为目标函数实现优化。

4 结论

本系统实现了不同系统之间的有效集成,当制浆、造纸等终端用汽用电情况发生变化时,系统在满足终端用汽用电前提下指导操作人员合理分配汽轮机负荷,使造纸企业能耗降低、效益提高;也可以对汽轮机组进行远程监控,便于中心调度人员查看汽轮机实时运行数据,指导调度人员发出合理调度指令。

责任编辑:葛

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