蒸汽动力系统模型建立及评估优化技术报告(DOCX 38页)
蒸汽动力系统运营优化研究
耗 了大量 的人力 ，物力 ，还要消耗大量 的财 力 ，如果 对系统 主 汽 轮机 变１二况 分 析 理 论 ，建 立 了 适 用 于 二 次 调 节 抽 汽 的 单
要设备 的维护安排不恰 当，会导致 全厂 内的物 料流 、能量流 、 抽 、纯凝等各种 Ｔ况下汽轮机 的数 学模型 。Ｍａｖｒｏｍａｔｉｓ等
需 求 也 随 之 变 化 。
不仅解 决了系统 的非 线性优化模 型求解 困难 的问题 ，还确保
对于 由于操作条 件 、市场需求 量 、季节 等 因素 引起 需求 最 优 运 营方 案 的 准确 性 。
确定性变化 ，系统可以通过制定 合理的运行调 度方案来满 足
这些需求变化 ，以保证 系统 和工 艺过程 的安全稳定运行 。对 ３ 汽 轮机 的数 学模 型
２ 锅 炉的 数学模 型
锅 炉 的数 学 模 型 是 指 锅 炉 效 率 与 产 汽 量 之 间 的数 学 关 系式 。由于锅炉存不 同工 况下 的实 际运行状 态非常复杂 ，当 锅 炉变 工况 运行 而偏 离设 计 值 时 ，锅 炉 的 负 荷 动 态 变 化 会 对 锅 炉效率有 较大影 响。国 内外 有很 多学者 致力 于锅炉 模型
失 ，导致蒸汽 的降质使用 。虽然可 以使用 好的管 网材料和通 轮机机 组 的总输 出功 率 ，并 阐 明 了改 进 等 熵 效 率模 型。
行 的锅炉 、汽轮机负荷 来满 足工艺用 户变化 的汽电需求或 者 在 较 短 时 间 内增 开 锅 炉 、汽 轮 机 ，这 样 的 做 法 很 明 显 不 符 合 Ｔ程实际 ，因此要 保证工艺过程 和蒸 汽动力 系统安全稳定 运
归 建模 。 国 内 外 有很 多 学 者 致 力 于 汽 轮 机 模 型 的 研 究 ，张 国 喜等 用分段思想来 处理 汽轮机的非线性做 功过程 ，建立 了 系 统 的 ＭＩＬＰ模 型 ，并 把 通 用 建 模 软 件 ＧＡＭＳ应 用 于 优 化 模
蒸汽动力系统模拟优化201309
用汽单元优化
回收系统优化
管网优化
锅炉汽机优化
先对用汽单元进行优化，调查各厂各装置中所有用 汽设备（包括伴热等用汽点）的状况，了解各用汽设备 在装置工艺流程中的用途、设备的铭牌参数，以及对蒸 汽的参数需求。然后根据蒸汽参数对用汽设备进行分类 ，制定蒸汽“温度对口、梯级利用”的优化方案，确定 各设备的最优用汽方案，尽量减少蒸汽浪费。
• 热电联产潜力没有挖掘出来 。 • 低压、低效的烧油凝汽发电 。 • 生产规模滚动式发展，蒸汽系统惯用“填平补齐
”，致使蒸汽管网在结构上形成了多级、多环的 复杂结构 。 • 蒸汽系统热损不明，降质使用，放空现象得不到 遏止，造成能源的极大浪费。 • 蒸汽管网重视不够，投入不足，管理靠经验力度 不足。 • 凝结水回收率低，而且凝结水回收时热量回收率 更低。
技术方案——蒸汽系统节能优化 的技术路线
根据优化后的各厂各装置用汽情况，再对蒸汽管 网进行评估、优化，消除压损瓶颈，降低散热损失。
蒸汽管网优化完成后，再上溯到产汽设备，优化 锅炉、汽机的操作，确定最佳锅炉汽机的负荷分配。
最后明确每台用汽设备凝结水的去向，计算凝结 水带走的热能及能级品质，对凝结水带走的热能进行 有效利用，完成回收系统的优化。
蒸汽动力系统模拟优化
北京清大五环科技发展有限公司 2013.9
什么是蒸汽动力系统
狭义
蒸汽动力系统
各级蒸汽产汽系统
各级蒸汽输送系统
各级蒸汽用汽系统
什么是蒸汽动力系统
广义
蒸汽动力系统
各级蒸汽系统
电力系统
各级蒸汽产汽系统 各级蒸汽输送系统 各级蒸汽用汽系统 凝结水回收系统
典型的蒸汽动力系统
为什么要研究蒸汽动力系统
通过对管线保温、设备保温，以及疏水器等的评 估，可以提出相应的节能措施，通过实施这些措施可 以减少1~2％的热损失，年经济效益也可达1000万元 人民币。
蒸汽动力系统设计与综合优化研究综述
第60卷 第10期 化 工 学 报Vol 160 No 1102009年10月 CIESC Journal October 2009综述与专论蒸汽动力系统设计与综合优化研究综述罗向龙1,华 贲2(1广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;2华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室,广东广州510640)摘要:蒸汽动力系统是过程工业企业的重要组成部分,其设计水平、运行和控制性能对过程工业的能量利用效率和经济性具有重要影响,在过去的30多年里,蒸汽动力系统的优化研究一直是国内外学者研究的热点。
本文归纳了过程工业蒸汽动力系统设计与综合优化方面的研究内容;从优化内容、优化方法、优化准则目标等方面详细介绍了过程工业蒸汽动力系统研究工作进展;针对当前研究工作的局限展开了评论,对蒸汽动力系统设计与综合的深入研究重点和方向提出了展望。
关键词:蒸汽动力系统;设计;优化;综述中图分类号:TQ 02118 文献标识码:A文章编号:0438-1157(2009)10-2411-09A review on design and optimization of steam power systemLU O Xianglong 1,H UA Ben2(1S chool of Mater ials a nd Ener gy ,Guangdong Univer sity of Technolog y ,Gua ngz hou 510006,Gua ngdong ,China ;2K ey La bor ator y of Enhanced H eat T r ansf er and Ener gy Conserva tion ,Ministr yof Ed uca tion ,South China Univer sity of T echnolog y ,Guangz hou 510640,Gua ng dong ,China )Abstract:As an important part of process industry,steam power system (SPS)is required to be secure and steady in order to make the process plant work under the situation of economy,security,stability and long period operation 1In this paper,the design and optimization of SPS in process industry was summarized in terms of design,resear ch methods and optimization objectives 1Literature review was presented 1In addition,the limits of the current studies were commented,and the prospective resear ch directions,including the study of multi 2objective design theory,flexible optimization,integrated modeling,model solving and engineering application were presented.Key words:steam power system;design;optimization;review2009-06-30收到初稿,2009-07-14收到修改稿。
全厂蒸汽动力系统运行优化
的 优 化 改 造 ， 得 过 可 观 的 节 能 及 经 济 效 益 ， 在 运 取 但 行 方 式 上 ， 然 存 在 炼 油 工 艺 装 置 富 余 的 瓦 斯 气 没 仍 有 得 到 充 分 合 理 利 用 和 炼 油 动 力 站 直 接 用 于 发 电 的 燃料油量偏大 等燃料 资 源配 置不 够合理 的 问题 ， 对 全 厂 炼 油 综 合 商 品 率 、 工 成 本 影 响 较 大 。随 着 石 加 油 资 源 日趋 紧 缺 、 料 油 价 节 节 上 扬 ， 响 日益 加 燃 影 大 。根 据 中石 化 集 团 公 司 领 导 的 有 关 指 示 精 神 ， 我
我 厂 现 有 的分 别 与 化 肥 、 油 装 置 配 套 的 两 个 炼 动 力 站 ， 于 是 先 后 建 设 且 各 独 立 封 闭 设 计 的 ， 能 由 没 体 现 全 厂 蒸 汽 动 力 系统 热 联 合 应 有 的 优 势 。 针对 这
一
小 ４台汽 压 机 组 ， 有 废 热 锅 炉 、 并 内外 取 热 炉 等 ７台 小 炉 ， 汽 等 级 分 ３级 。 炼 油 装 置 日加 工 量 为 蒸
ｔｈ的高 压 蒸 汽 、７ Ｍ 的 电 、 裕 的蒸 汽 经 减 温 减 ／ １ Ｗ 富 压 向 炼 油 供 ３ ５ ＭＰ ． ａ的 蒸 汽 ， 裕 的 电 分 别 送 生 活 富
区和 炼 油
收稿 日期 ：Ｏ １０ —６ ２ Ｏ ．９０
维普资讯
炼 油 、 肥 厂 两 套 蒸 汽 系 统 由 １根 Ｄ ３０中压 化 Ｎ５
（ ． ａ 蒸 汽 母 管 和 １ Ｄ ３ ０的 低 压 （ ． ａ ３ ５ ＭＰ ） 根 Ｎ５ １０ ＭＰ ）
蒸 汽 母 管相 连 。 现 有 中 压 蒸 汽 管 线 ， 未 改 造 前 仅 在
利用蒸汽动力模型软件优化和评估企业蒸汽网络
利用蒸汽动力模型软件优化和评估企业蒸汽网络刘森;陈以俊;贺廷礼【期刊名称】《中外能源》【年(卷),期】2010(15)12【摘要】蒸汽动力模型软件基于实际蒸汽网络系统建立动力模型,可以将分散的蒸汽管线、产/用汽设备、转动设备(产/用电设备)、减温减压系统等蒸汽管网内的设备进行集成,完成物料及热力学的平衡,实现对蒸汽网络系统的模拟;通过运行和分析模型,可以直观地了解蒸汽系统的运行情况、了解全部放空点及总的放空流量;通过运行模型,可以了解锅炉、机组的热负荷及运行效率等多项性能;该模型还可对特定案例进行运行分析,对案例效果进行评估。
以某化肥厂为例,介绍了该厂蒸汽动力系统优化建模方案,并对装置优化前后的关键参数进行了对比。
经济效益评估显示,优化方案实施后,每年节省外接蒸汽费用1292万元,消灭蒸汽放空后新增效益922万元,发电量由5500kW提升到9600kW,产出效益1476万元,3项合计共产生经济效益3690万元。
【总页数】4页(P102-105)【关键词】蒸汽动力模型;蒸汽网络;模拟;优化;评估【作者】刘森;陈以俊;贺廷礼【作者单位】中国石油兰州石化公司化肥厂;中国石油兰州石化公司自动化研究院;中国石油兰州石化公司【正文语种】中文【中图分类】TQ113.25【相关文献】1.蒸汽动力系统运行优化软件的工业应用 [J], 刘忠;冯发;牛学玲;李友亮2.蒸汽互供条件下炼化企业蒸汽动力系统建模及优化——基于LINGO求解的MILP模型 [J], 田涛;姜晔;王北星3.蒸汽互供条件下炼化企业蒸汽动力系统建模及优化——基于LINGO求解的MILP模型 [J], 田涛;姜晔;王北星;4.蒸汽动力系统运行优化软件和技术 [J], 陈志奎;詹钊;何良知5.中国石化广州分公司通过软件技术优化蒸汽动力系统 [J], 刘忠(供稿)因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蒸汽动力循环系统的优化设计
蒸汽动力循环系统的优化设计在现代工业领域，蒸汽动力循环系统作为一种重要的能源转换方式，广泛应用于发电、化工、冶金等众多行业。
然而，随着能源需求的不断增长和环保要求的日益严格，对蒸汽动力循环系统进行优化设计已成为提高能源利用效率、降低环境污染的关键。
蒸汽动力循环系统的基本原理是利用燃料燃烧产生的热能将水加热成蒸汽，蒸汽在膨胀过程中推动汽轮机做功，从而将热能转化为机械能。
这个过程看似简单，但其中涉及到众多复杂的物理和化学过程，需要综合考虑多个因素来实现系统的优化。
首先，在蒸汽动力循环系统的优化设计中，工质的选择至关重要。
传统的工质是水，但随着技术的发展，一些新型工质也逐渐受到关注。
例如，有机工质具有较低的沸点和较高的汽化潜热，能够在较低的温度下产生蒸汽，从而提高能源利用效率。
然而，新型工质也存在一些问题，如成本较高、安全性有待提高等。
因此，在选择工质时，需要综合考虑其热力学性能、成本、安全性和环保性等因素。
其次，蒸汽参数的优化是提高蒸汽动力循环系统效率的重要手段。
蒸汽的压力和温度越高，系统的效率就越高。
但同时，过高的蒸汽参数也会给设备的制造和运行带来巨大的挑战。
例如，高温高压会导致设备的材料强度要求提高，增加制造成本；同时，也会增加设备的运行维护难度和成本。
因此，需要在设备制造和运行成本与系统效率之间找到一个最佳的平衡点。
此外，热力循环方式的选择也对蒸汽动力循环系统的性能有着重要影响。
常见的热力循环方式有朗肯循环、回热循环、再热循环等。
朗肯循环是最简单的蒸汽动力循环方式，但效率相对较低。
回热循环通过回收部分蒸汽的热量来加热给水，从而提高系统的效率。
再热循环则是在蒸汽膨胀过程中再次加热蒸汽，提高蒸汽的做功能力。
在实际应用中，需要根据具体的工况和需求选择合适的热力循环方式，或者将多种循环方式组合使用，以达到最佳的效果。
除了上述几个方面，设备的优化设计也是蒸汽动力循环系统优化的重要内容。
汽轮机作为蒸汽动力循环系统的核心设备，其性能直接影响着系统的效率。
蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统与相关技术
图片简介:本技术涉及一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统。
该方法包括获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以运行操作参数为决策变量，以设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据目标函数确定最优运行操作参数；根据最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。
本技术所提供一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统，能够减少能源的浪费和降低成本。
技术要求1.一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，包括：获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度，汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，、蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据所述目标函数确定最优运行操作参数；根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。
钢铁企业蒸汽动力系统优化
2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4301·化 工 进展钢铁企业蒸汽动力系统优化高金彤，倪团结，张琦（东北大学国家环境保护生态工业重点实验室，辽宁 沈阳 110819）摘要：随着能源短缺与环境污染问题日益紧迫，钢铁企业所面临的节能减排压力也越来越大，合理的生产方案对降低企业运行成本、减少污染物排放起着重要的作用。
本文针对钢铁企业蒸汽动力系统，采用锅炉效率非线性拟合公式和汽轮机分解模型，考虑能源设备、生产操作以及分时电价等因素，建立了混合整数非线性规划（MINLP ）模型，其中，非线性锅炉效率拟合公式的引入使得模型更加符合实际生产状况。
模型以蒸汽动力系统运行成本为目标函数，通过优化求解得到各时段燃料和设备负荷的分配方案，与优化前相比，系统总的运行费用减少了4.26%。
同时，本文还分析了煤价变化对优化方案的影响以及燃料结构对污染物排放的影响，为企业提高生产效率、降低运行成本及节能减排提供理论依据。
关键词：蒸汽动力系统；分时电价；环境；优化；系统工程中图分类号：TK01+8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4301–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0237Optimization for steam power system in iron and steel worksGAO Jintong ，NI Tuanjie ，ZHANG Qi（State Environmental Protection Key Laboratory of Eco-Industry ，Northeastern University ，Shenyang 110819，Liaoning ，China ）Abstract ：With the issue of energy shortage and environmental pollution becoming more and moreurgent ，the iron and steel works face increasingly higher pressure of energy saving and emission reduction. A reasonable production plan plays an important role in cost saving and emission reduction. Aiming at the steam power system in iron and steel works ，this paper has established a mixed-integer nonlinear programming （MINLP ）model that uses fitting formulas of boilers and decomposed model of turbines ，considering energy equipments ，process operation and time-of-use power price. The application of the nonlinear boiler fitting formulas makes the model more consistent with the actual situation. With the minimization of operating cost ，the optimal dispatch scheme of fuels and load at each period were obtained. The total cost has reduced by 4.26 percent compared to the non-optimum one. Two case studies were presented to demonstrate the feasibility of the proposed model. The influence of coal price and fuels was analyzed and the result has proved that this paper is constructive on efficiency improvement ，energy conservation and emission reduction. Key words ：steam power system ；time-of-use power price ；environment ；optimization ；systems engineering钢铁企业属于能源密集型产业，同时也是高能耗高污染行业。
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《蒸汽动力系统模型建立及评估优化》
技术报告
福建省龙岩金叶复烤
2016年12月
目录
一、项目背景及意义 (3)
二、项目主要研究内容 (4)
三、技术路线及技术关键 (4)
四、项目主要经济技术指标 (5)
五、结果与分析 (5)
（一）蒸汽动力系统系统模拟可行性分析 (5)
1蒸汽动力系统系统模拟方法研究 (5)
2蒸汽动力系统图像模型研究与建立 (7)
3蒸汽动力系统数学模型研究与建立 (16)
（二）蒸汽动力系统评估方法建立与应用 (19)
1蒸汽动力系统评估方法建立 (19)
2蒸汽动力系统评估优化 (20)
六、结论 (37)
七、创新点 (37)
一、项目背景及意义
公司现有两台20T/H循环流化床锅炉,产生的蒸汽主要作为热源来完成生产中所需要的真空回潮、润叶、片烟复烤和梗复烤等工序的各种加热过程。
根据公司2015年度用能情况统计，蒸汽动力系统是公司能量流最大的交换平台，贯穿于蒸汽的产生、输送、使用、回收等环节，面广点多，环环相扣，因此如何快速、准确、有效掌握蒸汽动力系统运行状况，提高其运行效率是公司节能降耗的关键
点。
我们知道，蒸汽热力系统是由蒸汽转换系统(锅炉)、输送系统(供汽管网)、利用系统(用汽设备)及蒸汽余热(冷凝水、乏汽等)回收系统共同组成。
但由于蒸汽是在密闭的空间内流动，且具有专业性强、输送线长、用汽点多等特点，造成蒸汽动力系统在运行过程中存在诸多“盲点”。
一是公司蒸汽动力系统仅有总体流向示意图，缺乏系统能流图、用汽设备能流图等，对系统内能量流动不明确，导致部分作业人员对蒸汽回路不熟悉，容易引起误操作；二是未建立蒸汽动力系统配置清单，维修人员对系统配置数量、具体位置、使用寿命等基础技术信息不明确，系统出现故障时，维修作业较多采用直接更换配件方式，未能从整个蒸汽动力系统分析可能存在问题，从而无法从根本上解决问题；三是公司将于2017年启用燃气锅炉，吨蒸汽成本进一步上升，未建立蒸汽动力系统评估方法，不利于有效挖掘系统节能潜力、提高系统运行效率和节约系统运行成本。
基于实际蒸汽网络建立蒸汽动力系统模型，可以将分散的蒸汽管线、产/用汽设备、减温减压系统和冷凝水系统等蒸汽管网内设备进行集成，完成物料及热力学的平衡，实现对蒸汽动力系统的模拟，明晰现场作业层面，优化系统操作，提高系统运行效率；通过运行和分析模型，建立蒸汽动力系统评估方法，可以直观地了解蒸汽系统的运行情况、了解全部放空点及总的放空流量，通过运行模型，了解锅炉、用汽设备的热负荷及运行效率等多项性能，对特定案例进行运行分析，对案例效果进行评估，从而深度挖掘系统节能潜力，对今后的节能改造提出改进建议和解决方案。
二、项目主要研究内容
1、构建蒸汽动力系统模型：
蒸汽动力系统模型由图像模型和数学模型构成，主要从绘制蒸汽动力系统、用能设备能流图，编制蒸汽动力系统配置（疏水阀）清单和设计系统数学模型三个方面构建蒸汽动力系统模型。
2、建立蒸汽动力系统评估方法：。