九江钢铁有限公司自备电厂负荷优化调度系统2课件.ppt

1、聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022汇报的主要内容汇报的主要内容一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计三、预期效益三、预期效益四、需调研数据四、需调研数据聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022 钢铁企业自备发电厂利用本厂富余煤气进行发电，降低了用电成本，在节能、环保、提高经济效益上都起到了良好的作用。我国钢铁企业自备电厂目前常见的发电方式有：纯烧煤气锅炉蒸汽轮机发电方式；掺烧煤气燃煤锅炉蒸汽轮机发

2、电方式；燃气蒸汽联合循环发电方式（CCPP）。一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题 根据煤气发电方式不同，各类机组的发电效率见下表。聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022不同煤气发电机组的发电煤耗与发电效率（不考虑热电联产）不同煤气发电机组的发电煤耗与发电效率（不考虑热电联产）发电机容量/MW纯烧煤气方式掺烧煤气燃煤方式CCPP发电煤耗/kgce/kWh发电效率/%发电煤耗/kgce/kWh发电效率/%发电煤耗/kgce/kWh发电效率/%30.54022.860.52023.6120.50024.60.

3、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、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022 对国内典型钢铁企业自备电厂运行状况的调研表明，我国钢铁企业自备电厂在运行过程中还存在不少问题。其中，较为典型的问题有：（1）燃料质/

4、量波动大，负荷变化频繁 自备电厂一般以钢铁企业的富余煤气（指满足主生产工序用气后富余的煤气）为主要燃料。而钢铁企业的富余煤气由于受生产波动的影响，其热值或流量往往具有较大幅度的波动特性，这使得整个自备电厂发电机组的负荷频繁的变化，最终影响机组的使用寿命和发电效率。一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022煤气压力波动图 煤气流量波动图 锅炉热负荷和发电机发电负荷波动图 聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022（2）机组热经济性指标不高（4

5、）运行并网难度大（3）能源管理水平低（5）公辅系统能耗高一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022 九钢自备电厂以企业富余的高炉煤气和转炉煤气为燃料，配备纯烧煤气发电机组3台（总装机容量为110MW）。纯烧煤气发电机组的发电煤耗为0.53kgce/kWh（九钢提供），发电效率明显低于行业平均水平；供电煤耗同样会明显高于行业平均水平（2019年全国供电煤耗为0.335kgce/kWh）。一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题

6、究其原因（有待进一步调研后细化），主要有能源究其原因（有待进一步调研后细化），主要有能源转换效率低、煤气波动造成锅炉负荷频繁变化、负荷冲转换效率低、煤气波动造成锅炉负荷频繁变化、负荷冲击大可调节性差（响应操作延后）、公辅系统能耗高等。击大可调节性差（响应操作延后）、公辅系统能耗高等。聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022 目前，自备电厂的锅炉辅机，如泵与风机，往往采用了变频调速等技术进行设备的运行优化。锅炉本体也采用一些优化控制技术，以选择合适的主蒸汽参数、空气过剩系数及排烟温度等，从而达到提高锅炉运行效率的目的。但系统全面地综合考虑燃料供应条件、机组运行

7、特性、辅机运行特性进行整个发电系统的优化运行工作，在自备电厂尚未开展，蕴含的节能潜力非常大。因此，本方案将针对九钢自备电厂锅炉本体部分、辅机因此，本方案将针对九钢自备电厂锅炉本体部分、辅机部分（如泵与风机）以及整个发电系统的优化运行进行研究部分（如泵与风机）以及整个发电系统的优化运行进行研究和实施。和实施。一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题一、钢铁企业自备电厂运行现状及存在的主要问题聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计2.1 系统建设范围2.2 系统建设目标能源介质范围业务

8、范围系统用户范围系统建设范围p 自备电厂能源系统的全过程集中监控p 发电机组运行负荷进行实时优化调度聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022自备电厂锅炉负荷优化分配煤气质/量波动动态跟踪生产调度综合决策2.3 系统体系结构与主要功能2.3.1 系统体系结构自备电厂负荷优化调度系统体系结构二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/20222.3.2 系统功能树二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科

9、技（杭州）股份有限公司12/20/20222.3.3 基础数据维护2.3.4 集中监控 通过分布在现场的数据采集子站将现场数据采集至机房集群SCADA系统 I/O服务器上，数据中心的SCADA监控站从I/O服务器读取数据。在监控站上可实现实时监控、潮流显示和全厂自发电的指挥、协调、平衡及故障情况下应急处理等功能。监控画面燃料系统锅炉送风系统冷却水给水系统发电机组系统二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022发电系统机组负荷优化调度方案图发电系统机组负荷优化调度方案图煤气质煤气质/量信息量信

10、息煤气质煤气质/量波动动态跟踪量波动动态跟踪煤气质煤气质/量波动预警量波动预警各机组负荷优化分配各机组负荷优化分配启动优化模启动优化模型型主机运行参数设定主机运行参数设定送风系统参数设定送风系统参数设定循环水系统参数设定循环水系统参数设定锅炉运行特性曲线锅炉运行特性曲线 自备电厂锅炉以煤气为主要燃料用于生产蒸汽和电力，但由于各锅炉的容量、效率和燃料要求不同，煤气在若干效率不同的锅炉间优化分配及调度显得尤为重要。同时，供给锅炉的煤气压力、流量都在波动。因此，如何基于煤气的这种波动特性，结合锅炉运行特性进行各机组负荷的优化调度是提高自备电厂能效的重要手段。二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自

11、备电厂负荷优化调度系统初步设计2.3.5 自备电厂负荷优化调度聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022锅炉效率与负荷特性曲线拟合 钢铁企业自备电厂所用煤气流量、压力波动比较大，导致锅炉的负荷变化也较频繁，因此，锅炉常常在偏离设计工况的情况运行，同一台锅炉的实际效率往往和设计值相差较大，而实际运行状态的变化会对锅炉的效率产生较大影响，因此锅炉效率与蒸发量关系的变工况特性需要通过实测得到。二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022煤气质/量波动动态跟踪 燃料

12、波动动态跟踪图燃料波动动态跟踪图Q/GJt/minQt 根据动态跟踪获得的煤气参数和波动特性，获得锅炉负荷最佳调度时机。根据采集数据，计算设定时间内供给自备电厂的煤气流量或热值的变化率，从而判断煤气质/量的变化趋势。基于多次连续判断结果，最终确定是否启动负荷调度功能模块。tQdQdQ定义燃料变化速率为当 连续保持同一变化趋势，则启动负荷优化调度功能模块。二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022煤气质/量波动预警 当 超出设定值时，就启动预警报警程序，当 连续多次超出设定值，则启动负荷优化

13、调度模块，根据燃料波动变化速率的跟踪，获得波动预警和调度信号。dQdQu 当 首次出现（为设定值），则启动预警程序；u 当 连续多次出现，则启动预警程序的同时启动负荷优化调度模块；u 当 时，则既不报警也不启动负荷优化调度模块。QddQ QdQddQ QddQ 二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022 考虑一段时间内有P 个操作周期的负荷优化调度问题，以全周期内总费用最小为目标函数，用连续变量代表单元设备的处理能力和流量，用二元变量(取值为0 或1)来代表在给定工况下各设备的运行状态(二

14、元变量取值为1 时表示运行该设备,取值为0 时表示不运行该设备)建立优化调度模型：tptrrtpttnntntntCSFCWFCZFYCOFC)(min运行费用函数 启停费用函数 外购动力的费用函数 外购蒸汽的费用函数 各机组负荷优化分配二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022约束条件：1）单元设备n的物料平衡2）单元设备n的能量平衡3）设备能力约束4）周期t单元设备n的运行约束5）单元设备启停约束87838485868812345优化分配平均分配 各锅炉的特性曲线各锅炉的特性曲线213

15、4二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022 送风、给水系统调速节能 电厂中送风系统、冷却水系统和给水系统中需要大量的风机、水泵，而风机、水泵用电量约占厂用电量的65%，因而对送风系统、冷却水系统和给水系统进行优化，节约应对机泵采取措施。一般电厂机组，无论是调峰或带基本负荷的机组，在运行中都要进行负荷调节，因而机泵流量必须相应调节，对送风系统、冷却水系统和给水系统参数进行优化。二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州

16、）股份有限公司12/20/2022 机泵的有效调节方式是采用调速调节流量。当前，我国的机泵在运行中普遍存在的问题是：1）单机效率低，国内产品比国外的效率低510%；机泵偏离额定点运行时的效率QBQAABH0max2）系统运行效率低。据调查，有钢铁企业机泵实际运行效率仅为6%，这是因为系统单机匹配选型不当，裕度系数过大和不合理的调节方式所致。3）大多数企业仍沿用落后技术管道闸阀节流调节，若改为调速调节，可节能2040%；4）运行管理粗放，风机放空、水泵回流，跑冒漏滴现象随处可见，能源浪费严重。二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光

17、科技（杭州）股份有限公司12/20/2022二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计 我国火（热）电厂的厂用电率通常在7.55%9.54%之间，如何降低厂用电率，是当前发电厂迫切需要解决的问题。因此，电厂寻求节能改造主机的同时，需要把更多的技术与经济力量放在易于收效的辅机节能改造措施上。成都某热电厂125MW机组的五炉五机母管制锅炉给水泵优化改造，与未使用前相比，给水单耗降低0.37kWh/t，年节电200万kWh；鞍钢第二发电厂125MW机组的母管扩大单元式锅炉给水泵优化改造，与改造前相比，年节电216万kWh。山东某电厂100MW机组锅炉送风机优化改造，年节

18、电54.9万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12/20/2022综上所述，获得的发电装机负荷优化调度方案有：1）发电机组系统优化参数：锅炉负荷、蒸汽轮机及发电关键参数，煤气流量，送风流量及压力，过剩空气系数，主蒸汽压力、温度，给水温度等。2）送风系统优化参数：各风机负荷，鼓风机压力、流量、功率，引风机压力、流量、功率等。3）冷却水系统优化参数：补水量，泵组负荷，循环泵的扬程、流量、功率等。4）给水系统优化参数：补水量，泵组负荷，循环泵的扬程、流量、功率等。二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计二、自备电厂负荷优化调度系统初步设计聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技

19、（杭州）股份有限公司12/20/2022三、预期效益三、预期效益通过本系统的应用，可以实现：（1）发电机组系统负荷优化调度，从而提高自备电厂整体发电效率；（2）根据发电机组负荷，优化送风系统运行参数，从而减少厂用电量；（3）根据发电机组负荷，优化冷却水系统运行参数，从而减少厂用电量；（4）根据发电机组负荷，优化给水系统运行参数，从而减少厂用电量。聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022九江钢铁公司自备电厂目前的发电煤耗为0.53kgce/kWh，通过应用本系统，预期可降低煤耗至0.5 kgce/kWh以下，年运行时间5500h，则九江钢铁现有110MW发电机

20、组年可节能约1.82万吨标煤，减排CO2 4.7万吨，实现经济效益约2178万元（标准煤每吨按1200元计算）。三、预期效益三、预期效益备注：上述为预期效益，实际效益要根据对九江钢铁自发电系统实地调研后，再进行评估测算。聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022四、需调研数据四、需调研数据1）九钢现有自发电系统冬季三个月、夏季三个月运行数据，冬季三个月、夏季三个月运行数据，包含燃料消耗、蒸汽参数和发电情况以及辅机系统参数等包含燃料消耗、蒸汽参数和发电情况以及辅机系统参数等；2）九钢现有自发电系统的日常管理手段有哪些？在负荷大波动时，会有哪些措施？负荷小波动时，

21、有哪些调节措施？（锅炉如何调节、辅机及循环水系统如何调节、汽轮机、发电机如何调节?）响应时间，如何操作？相应运行数据，分响应时间，如何操作？相应运行数据，分析影响；析影响；3）需核实和调研的工况数据：运行数据（具体有：空燃比、运行数据（具体有：空燃比、燃烧温度、燃料热值、煤气预热温度、受热面、排烟温度等）燃烧温度、燃料热值、煤气预热温度、受热面、排烟温度等）和设计参数；和设计参数；聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/20224）调研九钢工艺点有哪些？仪表配备如何？准确率怎工艺点有哪些？仪表配备如何？准确率怎样？样？5）装备的具体情况；基本能耗数据；调度程序、调度依据、调度方法、调度效果等。6）需要采集数据？燃料流量、热值、压力（需要落实到燃料流量、热值、压力（需要落实到各点）；蒸汽参数（负荷、压力、温度）；发电量参数各点）；蒸汽参数（负荷、压力、温度）；发电量参数（功率、电量等）；风机、水泵等参数及各设备用电量。（功率、电量等）；风机、水泵等参数及各设备用电量。现场图纸、运行采集点。现场图纸、运行采集点。四、需调研数据四、需调研数据聚光科技（杭州）股份有限公司聚光科技（杭州）股份有限公司12/20/2022请各位领导、专家指正！请各位领导、专家指正！28谢谢！谢谢！29