【正文】 《蒸汽動力系統(tǒng)模型建立及評估優(yōu)化》技術報告福建省龍巖金葉復烤有限責任公司2016年12月目 錄一、項目背景及意義 3二、項目主要研究內(nèi)容 4三、技術路線及技術關鍵 4四、項目主要經(jīng)濟技術指標 5五、結(jié)果與分析 5（一）蒸汽動力系統(tǒng)系統(tǒng)模擬可行性分析 51蒸汽動力系統(tǒng)系統(tǒng)模擬方法研究 52蒸汽動力系統(tǒng)圖像模型研究與建立 73蒸汽動力系統(tǒng)數(shù)學模型研究與建立 16（二）蒸汽動力系統(tǒng)評估方法建立與應用 191蒸汽動力系統(tǒng)評估方法建立 192蒸汽動力系統(tǒng)評估優(yōu)化 20六、結(jié)論 37七、創(chuàng)新點 3742 / 42 項目背景及意義公司現(xiàn)有兩臺20T/H循環(huán)流化床鍋爐,產(chǎn)生的蒸汽主要作為熱源來完成生產(chǎn)中所需要的真空回潮、潤葉、片煙復烤和梗復烤等工序的各種加熱過程。根據(jù)公司2015年度用能情況統(tǒng)計，蒸汽動力系統(tǒng)是公司能量流最大的交換平臺，貫穿于蒸汽的產(chǎn)生、輸送、使用、回收等環(huán)節(jié)，面廣點多，環(huán)環(huán)相扣，因此如何快速、準確、有效掌握蒸汽動力系統(tǒng)運行狀況，提高其運行效率是公司節(jié)能降耗的關鍵點。我們知道，蒸汽熱力系統(tǒng)是由蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(鍋爐)、輸送系統(tǒng)(供汽管網(wǎng))、利用系統(tǒng)(用汽設備)及蒸汽余熱(冷凝水、乏汽等)回收系統(tǒng)共同組成。但由于蒸汽是在密閉的空間內(nèi)流動，且具有專業(yè)性強、輸送線長、用汽點多等特點，造成蒸汽動力系統(tǒng)在運行過程中存在諸多“盲點”。一是公司蒸汽動力系統(tǒng)僅有總體流向示意圖，缺乏系統(tǒng)能流圖、用汽設備能流圖等，對系統(tǒng)內(nèi)能量流動不明確，導致部分作業(yè)人員對蒸汽回路不熟悉，容易引起誤操作；二是未建立蒸汽動力系統(tǒng)配置清單，維修人員對系統(tǒng)配置數(shù)量、具體位置、使用壽命等基礎技術信息不明確，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，維修作業(yè)較多采用直接更換配件方式，未能從整個蒸汽動力系統(tǒng)分析可能存在問題，從而無法從根本上解決問題；三是公司將于2017年啟用燃氣鍋爐，噸蒸汽成本進一步上升，未建立蒸汽動力系統(tǒng)評估方法，不利于有效挖掘系統(tǒng)節(jié)能潛力、提高系統(tǒng)運行效率和節(jié)約系統(tǒng)運行成本?；趯嶋H蒸汽網(wǎng)絡建立蒸汽動力系統(tǒng)模型，可以將分散的蒸汽管線、產(chǎn)/用汽設備、減溫減壓系統(tǒng)和冷凝水系統(tǒng)等蒸汽管網(wǎng)內(nèi)設備進行集成，完成物料及熱力學的平衡，實現(xiàn)對蒸汽動力系統(tǒng)的模擬，明晰現(xiàn)場作業(yè)層面，優(yōu)化系統(tǒng)操作，提高系統(tǒng)運行效率；通過運行和分析模型，建立蒸汽動力系統(tǒng)評估方法，可以直觀地了解蒸汽系統(tǒng)的運行情況、了解全部放空點及總的放空流量，通過運行模型，了解鍋爐、用汽設備的熱負荷及運行效率等多項性能，對特定案例進行運行分析，對案例效果進行評估，從而深度挖掘系統(tǒng)節(jié)能潛力，對今后的節(jié)能改造提出改進建議和解決方案。 項目主要研究內(nèi)容構建蒸汽動力系統(tǒng)模型：蒸汽動力系統(tǒng)模型由圖像模型和數(shù)學模型構成，主要從繪制蒸汽動力系統(tǒng)、用能設備能流圖，編制蒸汽動力系統(tǒng)配置（疏水閥）清單和設計系統(tǒng)數(shù)學模型三個方面構建蒸汽動力系統(tǒng)模型。建立蒸汽動力系統(tǒng)評估方法：根據(jù)蒸汽動力系統(tǒng)模型，結(jié)合系統(tǒng)設計、運行控制、維護保養(yǎng)等多個方面建立蒸汽動力系統(tǒng)評估方法，科學合理評估系統(tǒng)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在缺陷和不足，提出節(jié)能改造改進建議和解決方案。 技術路線及技術關鍵技術路線蒸汽動力系統(tǒng)模型模型建立及評估優(yōu)化技術關鍵 蒸汽動力系統(tǒng)模擬方法研究，確定蒸汽動力系統(tǒng)模擬方法。 蒸汽動力系統(tǒng)數(shù)學模型設計，繪制用能設備能流圖，編制蒸汽動力系統(tǒng)配置（疏水閥）清單，完成蒸汽動力系統(tǒng)模型建立。 蒸汽動力系統(tǒng)評估方法建立，開展系統(tǒng)評估，提出改進建議和解決方案。 項目主要經(jīng)濟技術指標建立一套蒸汽動力系統(tǒng)模型和評估方法，直觀系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，提高作業(yè)效率。通過進行蒸汽動力系統(tǒng)評估，提出3～5個節(jié)能改進建議和解決方案。通過理論分析，節(jié)約5%能源使用量。 結(jié)果與分析（1） 蒸汽動力系統(tǒng)模擬可行性分析隨著世界范圍內(nèi)能源危機的出現(xiàn)，如何有效利用能源已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一個重要課題。蒸汽動力系統(tǒng)是過程工業(yè)企業(yè)的重要組成部分, 其設計水平、運行和控制性能對過程工業(yè)的能量利用效率和經(jīng)濟性具有重要影響, 在過去的 30 多年里, 蒸汽動力系統(tǒng)的研究一直是國內(nèi)外學者研究的熱點。近年來，國內(nèi)許多大型的石化企業(yè)對其蒸汽動力系統(tǒng)開展建模研究和系統(tǒng)優(yōu)化，取得了一定效益。因此，如何學習借鑒石化企業(yè)建模經(jīng)驗，結(jié)合公司蒸汽動力系統(tǒng)實際，科學建立蒸汽動力系統(tǒng)模型是一個值得進一步研究的課題。本項目通過對蒸汽動力系統(tǒng)的模擬，旨在為明晰現(xiàn)場作業(yè)層面提供基礎資料，為優(yōu)化系統(tǒng)操作，提高系統(tǒng)運行效率提供理論依據(jù)，達到蒸汽動力系統(tǒng)經(jīng)濟可靠運行的目的。1 蒸汽動力系統(tǒng)模擬方法研究蒸汽動力系統(tǒng)是一種過程系統(tǒng)，過程系統(tǒng)主要有三種基本模擬方法：序貫模塊法、面向方程法和聯(lián)立模塊法。 序貫模塊法序貫模塊法是目前最常用的流程模擬方法，其模擬方式是按照由各種單元模塊組成的過程系統(tǒng)的結(jié)構，序貫的對各單元模塊進行計算，從而完成該過程系統(tǒng)的模擬計算。序貫模塊法的優(yōu)點主要有：①與實際過程的直觀聯(lián)系強；②模擬系統(tǒng)軟件的建立、維護和擴充都很方便，易于通用化；③計算出錯時易于診斷出錯位置。序貫模塊法的主要缺點是計算效率低，不適合動態(tài)連續(xù)運行模擬。 面向方程法 面向方程法是將整個流程的各個單元過程的數(shù)學模型方程組聯(lián)立成一個大型總體方程組，然后一次同時求解的模擬方法。面向方程法的優(yōu)點是各種約束條件方程循環(huán)流的迭代計算不再存在，因而計算速度大為提高。但由于復雜流程的整體數(shù)學模型涉及大量的非線性方程組，而這種大型非線性方程組的解算方法尚欠成熟，往往難以保證求解成功。 聯(lián)立模塊法聯(lián)立模塊法是介于序貫模塊法和面向方程法之間的一種模擬方法。與序貫模擬法相比，在求解設計型、優(yōu)化型問題時，具有更大的靈活性和較高的計算效率；與聯(lián)立方程法相比，由于它只流程水平的簡化方程組，因而能處理更大規(guī)模的問題。但該方法需先建立簡化模型，需通過多次嚴格模型對其進行修正。 研究確定模擬方法公司蒸汽動力系統(tǒng)涉及鍋爐、蒸汽管路、真空回潮機、潤葉機、復烤機和冷凝水回收系統(tǒng)等，運行工況較為穩(wěn)定，流程較為明確，易于劃分。本項目蒸汽動力系統(tǒng)模擬目的是建立系統(tǒng)靜態(tài)模型，了解蒸汽動力系統(tǒng)能源分布，對特定問題進行分析，尋找系統(tǒng)優(yōu)化空間。綜上三種模擬方法，決定采用序貫模塊法，具有流程明確，關聯(lián)性強，易于發(fā)現(xiàn)問題等優(yōu)點，有利于系統(tǒng)有效真實的模擬。2 蒸汽動力系統(tǒng)圖像模型研究與建立蒸汽動力系統(tǒng)圖像模型主要由系統(tǒng)流程圖和配置清單構成，圖像模型是蒸汽動力系統(tǒng)模型的重要組成部分，目的是明確系統(tǒng)流程，清晰現(xiàn)場作業(yè)，為系統(tǒng)數(shù)學模型建立提供基礎資料。 蒸汽動力系統(tǒng)流程圖蒸汽動力系統(tǒng)流程圖分為系統(tǒng)總能流圖和各子模塊流程