九江鋼鐵有限公司自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)2ppt課件

1、FOCUSED PHOTONICS INC 聚光科技杭州股份有限公司聚光科技杭州股份有限公司2019.7聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司匯報的主要內(nèi)容匯報的主要內(nèi)容一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計三、預期效益三、預期效益四、需調研數(shù)據(jù)四、需調研數(shù)據(jù)聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司 鋼鐵企業(yè)自備發(fā)電廠利用本廠富余煤氣進行發(fā)電，降低了用電成本，在節(jié)能、環(huán)保、提高經(jīng)濟效益上都起到了良好的作用。我國鋼鐵企業(yè)自備電廠目前常見的發(fā)電

2、方式有：純燒煤氣鍋爐蒸汽輪機發(fā)電方式；摻燒煤氣燃煤鍋爐蒸汽輪機發(fā)電方式；燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方式CCPP）。一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題 根據(jù)煤氣發(fā)電方式不同，各類機組的發(fā)電效率見下表。 聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司不同煤氣發(fā)電機組的發(fā)電煤耗與發(fā)電效率不考慮熱電聯(lián)產(chǎn)）不同煤氣發(fā)電機組的發(fā)電煤耗與發(fā)電效率不考慮熱電聯(lián)產(chǎn)）發(fā)電機容量/MW純燒煤氣方式摻燒煤氣燃煤方式CCPP發(fā)電煤耗/kgce/kWh發(fā)電效率/%發(fā)電煤耗/kgce/kWh發(fā)電效率/%發(fā)電煤耗/kgce/kWh發(fā)電效率/%30.54022.860.

3、52023.6120.50024.60.48025.6250.45027.30.44027.9500.42528.90.42029.30.293421000.40030.70.273451100.41030.01250.37532.71500.35035.10.26746.03000.33037.20.25648.03500.32038.4一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司 對國內(nèi)典型鋼鐵企業(yè)自備電廠運行狀況的調研表明，我國鋼鐵企業(yè)自備電廠在運行過程中還存在不少問題。其中，較為典型的問

4、題有：（1燃料質/量波動大，負荷變化頻繁 自備電廠一般以鋼鐵企業(yè)的富余煤氣指滿足主生產(chǎn)工序用氣后富余的煤氣為主要燃料。而鋼鐵企業(yè)的富余煤氣由于受生產(chǎn)波動的影響，其熱值或流量往往具有較大幅度的波動特性，這使得整個自備電廠發(fā)電機組的負荷頻繁的變化，最終影響機組的使用壽命和發(fā)電效率。一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司煤氣壓力波動圖 煤氣流量波動圖 鍋爐熱負荷和發(fā)電機發(fā)電負荷波動圖 聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司（2機組熱經(jīng)濟性指標不高（4運行并網(wǎng)難度大（3能源管理水

5、平低（5公輔系統(tǒng)能耗高一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司 九鋼自備電廠以企業(yè)富余的高爐煤氣和轉爐煤氣為燃料，配備純燒煤氣發(fā)電機組3臺總裝機容量為110MW）。純燒煤氣發(fā)電機組的發(fā)電煤耗為0.53kgce/kWh九鋼提供），發(fā)電效率明顯低于行業(yè)平均水平；供電煤耗同樣會明顯高于行業(yè)平均水平2019年全國供電煤耗為0.335kgce/kWh ）。一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題 究其原因有待進一步調研后細化），主要有能源究其原因有待進一

6、步調研后細化），主要有能源轉換效率低、煤氣波動造成鍋爐負荷頻繁變化、負荷沖轉換效率低、煤氣波動造成鍋爐負荷頻繁變化、負荷沖擊大可調節(jié)性差響應操作延后）、公輔系統(tǒng)能耗高等。擊大可調節(jié)性差響應操作延后）、公輔系統(tǒng)能耗高等。聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司 目前，自備電廠的鍋爐輔機，如泵與風機，往往采用了變頻調速等技術進行設備的運行優(yōu)化。鍋爐本體也采用一些優(yōu)化控制技術，以選擇合適的主蒸汽參數(shù)、空氣過剩系數(shù)及排煙溫度等，從而達到提高鍋爐運行效率的目的。但系統(tǒng)全面地綜合考慮燃料供應條件、機組運行特性、輔機運行特性進行整個發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化運行工作，在自備電廠尚未開展，蘊含的節(jié)能潛力非

7、常大。 因此，本方案將針對九鋼自備電廠鍋爐本體部分、輔機因此，本方案將針對九鋼自備電廠鍋爐本體部分、輔機部分如泵與風機以及整個發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化運行進行研究部分如泵與風機以及整個發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化運行進行研究和實施。和實施。一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題一、鋼鐵企業(yè)自備電廠運行現(xiàn)狀及存在的主要問題聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計2.1 系統(tǒng)建設范圍2.2 系統(tǒng)建設目標能源介質范圍業(yè)務范圍系統(tǒng)用戶范圍系統(tǒng)建設范圍p 自備電廠能源系統(tǒng)的全過程集中監(jiān)控p 發(fā)電機組運行負荷進行實時優(yōu)化調度聚光科技（杭

8、州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司自備電廠鍋爐負荷優(yōu)化分配煤氣質/量波動動態(tài)跟蹤生產(chǎn)調度綜合決策2.3 系統(tǒng)體系結構與主要功能2.3.1 系統(tǒng)體系結構自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)體系結構二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司2.3.2 系統(tǒng)功能樹二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司2.3.3 基礎數(shù)據(jù)維護2.3.4 集中監(jiān)控 通過分布在現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集子站將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集至機房集群SCADA系統(tǒng) I/O服務器上，

9、數(shù)據(jù)中心的SCADA監(jiān)控站從I/O服務器讀取數(shù)據(jù)。在監(jiān)控站上可實現(xiàn)實時監(jiān)控、潮流顯示和全廠自發(fā)電的指揮、協(xié)調、平衡及故障情況下應急處理等功能。監(jiān)控畫面燃料系統(tǒng)鍋爐送風系統(tǒng)冷卻水給水系統(tǒng)發(fā)電機組系統(tǒng)二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司發(fā)電系統(tǒng)機組負荷優(yōu)化調度方案圖發(fā)電系統(tǒng)機組負荷優(yōu)化調度方案圖煤氣質煤氣質/量信息量信息煤氣質煤氣質/量波動動態(tài)跟蹤量波動動態(tài)跟蹤煤氣質煤氣質/量波動預警量波動預警各機組負荷優(yōu)化分配各機組負荷優(yōu)化分配啟動優(yōu)化模啟動優(yōu)化模型型主機運行參數(shù)設定主機運行參數(shù)設定送風系統(tǒng)參數(shù)設定送風系

10、統(tǒng)參數(shù)設定循環(huán)水系統(tǒng)參數(shù)設定循環(huán)水系統(tǒng)參數(shù)設定鍋爐運行特性曲線鍋爐運行特性曲線 自備電廠鍋爐以煤氣為主要燃料用于生產(chǎn)蒸汽和電力，但由于各鍋爐的容量、效率和燃料要求不同，煤氣在若干效率不同的鍋爐間優(yōu)化分配及調度顯得尤為重要。同時，供給鍋爐的煤氣壓力、流量都在波動。因此，如何基于煤氣的這種波動特性，結合鍋爐運行特性進行各機組負荷的優(yōu)化調度是提高自備電廠能效的重要手段。二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計2.3.5 自備電廠負荷優(yōu)化調度聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司鍋爐效率與負荷特性曲線擬合 鋼鐵企業(yè)自備電廠所用煤氣流量、壓力波動比較大，

11、導致鍋爐的負荷變化也較頻繁，因此，鍋爐常常在偏離設計工況的情況運行，同一臺鍋爐的實際效率往往和設計值相差較大，而實際運行狀態(tài)的變化會對鍋爐的效率產(chǎn)生較大影響，因此鍋爐效率與蒸發(fā)量關系的變工況特性需要通過實測得到。 二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司煤氣質/量波動動態(tài)跟蹤 燃料波動動態(tài)跟蹤圖燃料波動動態(tài)跟蹤圖Q/GJt/minQt 根據(jù)動態(tài)跟蹤獲得的煤氣參數(shù)和波動特性，獲得鍋爐負荷最佳調度時機。根據(jù)采集數(shù)據(jù)，計算設定時間內(nèi)供給自備電廠的煤氣流量或熱值的變化率，從而判斷煤氣質/量的變化趨勢?；诙啻芜B續(xù)判

12、斷結果，最終確定是否啟動負荷調度功能模塊。tQdQdQ定義燃料變化速率為當 連續(xù)保持同一變化趨勢，則啟動負荷優(yōu)化調度功能模塊。二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司煤氣質/量波動預警 當 超出設定值時，就啟動預警報警程序，當 連續(xù)多次超出設定值，則啟動負荷優(yōu)化調度模塊，根據(jù)燃料波動變化速率的跟蹤，獲得波動預警和調度信號。dQdQu 當 首次出現(xiàn)（ 為設定值），則啟動預警程序；u 當 連續(xù)多次出現(xiàn)，則啟動預警程序的同時啟動負荷優(yōu)化調度模塊；u 當 時，則既不報警也不啟動負荷優(yōu)化調度模塊。QddQ QdQdd

13、Q QddQ 二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司 考慮一段時間內(nèi)有P 個操作周期的負荷優(yōu)化調度問題，以全周期內(nèi)總費用最小為目標函數(shù)，用連續(xù)變量代表單元設備的處理能力和流量，用二元變量(取值為0 或1) 來代表在給定工況下各設備的運行狀態(tài)(二元變量取值為1 時表示運行該設備,取值為0 時表示不運行該設備)建立優(yōu)化調度模型：tptrrtpttnntntntCSFCWFCZFYCOFC)(min運行費用函數(shù) 啟停費用函數(shù) 外購動力的費用函數(shù) 外購蒸汽的費用函數(shù) 各機組負荷優(yōu)化分配二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)

14、初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司約束條件：1單元設備n的物料平衡2單元設備n的能量平衡3設備能力約束4周期t單元設備n的運行約束5單元設備啟停約束87838485868812345優(yōu)化分配平均分配 各鍋爐的特性曲線各鍋爐的特性曲線2134二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司 送風、給水系統(tǒng)調速節(jié)能 電廠中送風系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和給水系統(tǒng)中需要大量的風機、水泵，而風機、水泵用電量約占廠用電量的65%，因而對送風系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和給水系統(tǒng)進行

15、優(yōu)化，節(jié)約應對機泵采取措施。 一般電廠機組，無論是調峰或帶基本負荷的機組，在運行中都要進行負荷調節(jié)，因而機泵流量必須相應調節(jié)，對送風系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和給水系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化。二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司 機泵的有效調節(jié)方式是采用調速調節(jié)流量。當前，我國的機泵在運行中普遍存在的問題是：1單機效率低，國內(nèi)產(chǎn)品比國外的效率低510%；機泵偏離額定點運行時的效率QBQAABH0max2系統(tǒng)運行效率低。據(jù)調查，有鋼鐵企業(yè)機泵實際運行效率僅為6%，這是因為系統(tǒng)單機匹配選型不當，裕度系數(shù)過大和不合理的調節(jié)方式所

16、致。3大多數(shù)企業(yè)仍沿用落后技術管道閘閥節(jié)流調節(jié)，若改為調速調節(jié)，可節(jié)能2040%；4運行管理粗放，風機放空、水泵回流，跑冒漏滴現(xiàn)象隨處可見，能源浪費嚴重。二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計 我國火熱電廠的廠用電率通常在7.55%9.54%之間，如何降低廠用電率，是當前發(fā)電廠迫切需要解決的問題。因此，電廠尋求節(jié)能改造主機的同時，需要把更多的技術與經(jīng)濟力量放在易于收效的輔機節(jié)能改造措施上。 成都某熱電廠125MW機組的五爐五機母管制鍋

17、爐給水泵優(yōu)化改造，與未使用前相比，給水單耗降低0.37kWh/t，年節(jié)電200萬kWh；鞍鋼第二發(fā)電廠125MW機組的母管擴大單元式鍋爐給水泵優(yōu)化改造，與改造前相比，年節(jié)電216萬kWh。 山東某電廠100MW機組鍋爐送風機優(yōu)化改造，年節(jié)電54.9萬kWh。聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司綜上所述，獲得的發(fā)電裝機負荷優(yōu)化調度方案有：1發(fā)電機組系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)：鍋爐負荷、蒸汽輪機及發(fā)電關鍵參數(shù)，煤氣流量，送風流量及壓力，過剩空氣系數(shù)，主蒸汽壓力、溫度，給水溫度等。2送風系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)：各風機負荷，鼓風機壓力、流量、功率，引風機壓力、流量、功率等。3冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)：補水量，泵

18、組負荷，循環(huán)泵的揚程、流量、功率等。4給水系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)：補水量，泵組負荷，循環(huán)泵的揚程、流量、功率等。二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計二、自備電廠負荷優(yōu)化調度系統(tǒng)初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司三、預期效益三、預期效益通過本系統(tǒng)的應用，可以實現(xiàn)： （1發(fā)電機組系統(tǒng)負荷優(yōu)化調度，從而提高自備電廠整體發(fā)電效率； （2根據(jù)發(fā)電機組負荷，優(yōu)化送風系統(tǒng)運行參數(shù)，從而減少廠用電量； （3根據(jù)發(fā)電機組負荷，優(yōu)化冷卻水系統(tǒng)運行參數(shù)，從而減少廠用電量； （4根據(jù)發(fā)電機組負荷，優(yōu)化給水系統(tǒng)運行參數(shù)，從而減少廠用電量。聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司九江鋼鐵公司自備電廠目前的發(fā)電煤耗為0.53kgce/kWh，通過應用本系統(tǒng)，預期可降低煤耗至0.5 kgce/kWh以下，年運行時間5500h，則九江鋼鐵現(xiàn)有110MW發(fā)電