一种湿冷式火电机组实时水耗率的软测量方法与流程

1.本发明属于火电厂湿冷式火电机组，具体涉及湿冷式火电机组发 电水耗率的测量方法。


背景技术：

2.湿冷式火电机组是火力发电机组的主要冷却方式，除地处海滨的 火电机组以外，我国内陆地区湿冷机组又以闭式循环湿冷系统为主。 湿冷冷却方式就是利用双曲线结构的冷却塔抽吸环境空气自下而上 流动与自上而下自然流动的循环水发生热量交换，以保证在循环水吸 热侧设备——凝汽器内形成确定的真空环境，保证火电机组的背压稳 定，以完成火电热力循环的冷源，使以水蒸气为工质的电厂再热、回 热型朗肯循环能够源源不断的持续进行，达到汽轮机组持续输出动能 带动发电机组输出电力的能源转换过程的目的。
3.发电水耗率虽然是电厂的主要管控技术经济指标之一，但由于水 源本身定价较低，对发电成本的影响较小，所以目前主要发电机组都 进行月度基于电厂从外界取水量进行的月度发电水耗率统计分析。近 年来随着电力市场化发展，实时竞价机制持续推进，发电水耗率不同 而形成的发电成本变化必须引起进一步重视。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种湿冷式火电机组实时水耗率的软测量方 法，以机组为单位，根据主要参数变化，间接折算发电水耗率，满足 了不同环境温度、不同发电负荷率下的实时水耗率计算，解决现有技 术存在的问题，主要包括以下几点：
5.1、实际水耗量不可测：一般火电厂引入的新鲜水量或其他水(如 中水等)只有入厂计量表，没有分机组计量表；
6.2、风吹损失不可计算：按照行业标准，凉水塔风吹损失可按循 环水量的百分比折算，能满足日常工业监控的需求，但正常情况下循 环水量同样没有直接测量表计；
7.3、循环水量计算偏差较大：按照行业标准，水量在没有直接计 量表计的情况下，可通过计算水泵工作特性，推算出实时流量，但火 电厂循环水泵一般为单泵运行、两泵并联或三泵并联运行模式，造成 水泵特性变化较大，折算情况复杂，准确度下降。
8.本发明的技术方案是，一种湿冷式火电机组实时水耗率的软测量 方法，其特征是，包括以下步骤：
9.1、定义机组发电水耗率
10.机组发电水耗率＝发电机耗水量(g)/发电机出口功率(p)，单位 kg/kwh；
11.其中发电机出口功率p为实测值，取自发电机功率表，单位mwh；
12.2、发电机耗水量计算
13.g＝g0+k
bs
×gbs
+g
xhs
+g
fc
14.其中g0为生活水、工业水、消防水等不与负荷率相关的新鲜水量 每小时在本机组
的分摊量；g
bs
为本机组除盐水每小时补水量，从凝 汽器补水流量表实测，k
bs
为除盐水制水率，指除盐水系统制水系统每 生产1吨除盐水需要消耗新鲜水量；g
xhs
为冷却水塔每小时蒸发水量； g
fc
为冷却水塔循环水风吹损失；
15.3、循环水量实际值计算
16.循环水系统如图1所示，凝汽器1是一台表面式换热器，作为湿 冷式汽轮发电机组的冷源，利用循环水进行表面式热量交换，吸收汽 轮机2排汽的热量，维持热力循环持续进行。凝汽器1中用于冷却的 循环水是由三台并联运行的循环水泵3提供动力，在凝汽器中自下而 上流动，再进出口阀v9\v10汇集后进入冷却水塔喷淋层，经喷溅装 置和填料后自由落下，与塔内空气发生热量交换，受热的空气密度减 小，在塔体内外空气密度差的作用下，发生向上的自然流动。向下流 动的循环水冷却后汇入塔底水池，再经循环水管流动到循环泵入口， 形成循环水的闭式循环。循环水蒸发消耗部分由厂外新鲜取水管来水 直接补充进冷却水塔底部塔池。
17.按照串联流体流量相同的原理，流经凝汽器和流经冷水塔、循环 泵组的水流量一致。
18.假设凝汽器1内环境不变、管道光滑，按节流流量测量原理，
[0019][0020]
其中gv为循环水流量，单位m3/h；δp为节流件进出口差压，单 位kpa；ρ为水密度，根据实时温度t、压力p由标准状态折算；k为 流量系数，无量纲量，与节流件形状、出口流量系数，实际根据现场 测量值进行标定。
[0021]
再利用公式转换为质量流量，单位t/h。
[0022]
4、蒸发循环水量计算
[0023]
按照冷却塔内热平衡计算公式，q
fr
＝q
xr
，
[0024]
其中循环水放热量q
fr
＝gm*c*(t
r-tc)，循环水蒸发吸热量
[0025]qxr
＝g
xhs
*(h
s-hw)
[0026]
则g
xhs
＝gm×c×
(t
r-tc)/(h
s-hw)
[0027]
其中c为对应压力温度下的水比热容；tr为进入水塔热水温度，tc为出水塔冷水温度，hs为环境温度下饱和水蒸气焓值，hw为环境温度 下饱和水焓值。
[0028]
5、风吹损失水量计算
[0029]
按照冷却水塔热力计算相关标准，g
fc
＝α
×gm
，其中α按标准取值， 一般计算取5％。
[0030]
本发明具有如下特点
[0031]
(1)本发明提出了一种以机组为单位进行实时水耗率分析的精 确计算方法。
[0032]
(2)本发明将机组主要用水按机组负荷率相关性进行了区分， 分为稳定耗水量g0、补充除盐水耗新鲜水量k
×gbs
、冷却水塔蒸发量 g
xhs
、风吹损失循环水量g
fc
。
[0033]
(3)本发明确定了稳定耗水量g0、补充除盐水耗新鲜水量k
×gbs
、 冷却水塔蒸发量g
xhs
、风吹损失循环水量g
fc
等的实际获取方法。
[0034]
(4)本发明为获取稳定耗水量g0、补充除盐水耗新鲜水量k
×gbs
、 冷却水塔蒸发量g
xhs
、风吹损失循环水量g
fc
等数据在原有系统上加装 了凝汽器入口压力测点p1、p2和凝汽
器出口压力测点p3、p4。
[0035]
(5)本发明为获取稳定耗水量g0、补充除盐水耗新鲜水量k
×gbs
、 冷却水塔蒸发量g
xhs
、风吹损失循环水量g
fc
等数据对新加装的凝汽器 入口压力测点p1、p2和凝汽器出口压力测点p3、p4等进行了不确定的 分析，要求此四个测点精度达到0.1级。
[0036]
(6)本发明为提升计算准确性，需加装环境温度在线表t0和环 境大气压在线表p0。
附图说明
[0037]
图1是循环水系统及新增测点示意图。
具体实施方式
[0038]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发 明的技术方案进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一 部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普 通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施 方式，都属于本发明所保护的范围。
[0039]
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0040]
如图1所示，发电机组实时水耗率软测量计算公式为
[0041][0042]
其实际获取过程如下：
[0043]
1、固定分摊水耗量g0按定期水耗量分析所得工业水耗量等平均 至单台机组值计算；
[0044]
2、机组补除盐水量g
bs
按除盐水箱至机组凝汽器补水流量在线测 量值计算；
[0045]
3、除盐水制水系数k
bs
根据除盐水系统试验测算之计算；
[0046]
4、流量测量系数k根据实际机组进行流量测试试验值折算，
[0047]
5、节流差压δp＝average((p
1-p3),(p
2-p4))；
[0048]
6、循环水比热容c＝f(p0,t0)，跟据水蒸气函数比计算；
[0049]
7、循环水密度ρ＝f(p0,t0)，跟据水蒸气函数比计算；
[0050]
8、环境温度下饱和水蒸气焓值hs、环境温度下饱和水焓值hw均 为环境压力和环境温度的函数，依据水蒸气函数表计算；
[0051]
9、风吹损失系数α根据机组水平衡试验结果选择或根据相关国家 标准选择。
[0052]
以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围 并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围 内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。