论文部分内容阅读
鉴于我国能源结构以煤碳为主体的现状,电力行业中的火力发电常年稳居主导地位。而火力发电在消耗大量燃煤的同时,也给环境带来严重的污染问题,因此节能减排降耗提效意义重大。超超临界燃煤机组由于其蒸汽参数高,锅炉热效率高,经济性好,具有长远发展前景。相比于传统煤粉炉,循环流化床（CFB）锅炉燃烧技术具有燃煤热效率高、煤种适应性广、低污染物排放以及负荷调节范围宽裕等优点。因此,发展超超临界循环流化床锅炉技术具有重要的现实意义。本文对一台虚拟660 MW超超临界CFB锅炉电站的热力系统进行了优化提效研究。由于缺乏电站实物模型,为了探究模拟法对660 MW超超临界CFB锅炉热力系统优化及提效的可行性,基于大型流程模拟软件Aspen Plus,首先以一台75 t/h CFB锅炉为实物模型,对其建模,并联合锅炉性能测试反平衡试验数据结果,以检验建模方法的可行性和准确性。结果表明,对75 t/h CFB锅炉尾部烟气组分的模拟结果与实测数据极为接近,各气体组分的体积分数的Aspen plus计算值与性能测试值误差在0.08%～0.26%之间。模型法对热效率及各项热损失的模拟结果与反平衡计算结果也较为接近,误差在0.25%～1.27%之间。锅炉热效率模拟值为88.66%,与实测法相对误差为1.41%。在上述结果基础上,提出了一种基于Aspen Plus模型法算得大型CFB锅炉各项热损失和热效率的新方法,为超超临界CFB锅炉电站的模拟优化打下研究基础。其次,以简约型660 MW超超临界CFB锅炉设计蓝图为建模对象,运用Aspen Plus软件对其煤燃烧子系统、汽水子系统,汽轮机发电机组子系统分别建模和分析,并与一台实际运转中的600 MW超临界CFB锅炉数据做对比。结果表明,各子系统模型计算结果的准确性良好,为后续利用此模型对660 MW超超临界CFB锅炉电站全流程热力系统进行技术经济分析和参数优化提供了参考依据。然后,将虚拟660 MW超超临界CFB锅炉电站的煤燃烧子系统与汽水子系统耦合,对锅炉主体系统流程建模,研究了空气流量、冷风温度、过量空气系数、给水温度、排烟温度等运行参数之间的关联,获得了各影响因子对电站热力系统的影响规律,得出了锅炉最优运行参数。研究结果有助于更好地理解炉内的燃烧工况变化及调整,指导超超临界CFB锅炉燃煤电站的合理运作。最后,运用Aspen Plus软件将锅炉主体子系统、汽轮机发电机组子系统进行耦合,构建660 MW超超临界CFB锅炉电站的热力系统全流程模型。探究了不同主/再热蒸汽参数、汽轮机回热方式对机组能效和热经济性的影响,并对机组热力系统进行了优化分析,获得了变工况影响因子下机组的最佳运行参数及运作方式。结果表明,主/再热蒸汽温度提高,机组热效率也逐步上升;提高主蒸汽温度比提高主蒸汽压力和再热蒸汽温度对机组热效率的收益影响更大。当主蒸汽压力增至33 MPa之后,机组热效率几乎保持不变。满负荷运行下,最优蒸汽参数为35MPa/620℃/620℃,该工况下机组的热效率最大为46.37%,比设计工况能效提高2.12%。从经济性和机组制造技术层面考虑,建议蒸汽压力参数最优值为31MPa/620℃/620℃,对应机组热效率为45.21%。主蒸汽温度提升10℃,机组热效率就增加0.161%～0.201%;再热蒸汽温度提升10℃,机组热效率就增加0.05%～0.066%;主蒸汽压力提升1 MPa,机组热效率则增加0.012%～0.063%;增加回热级数可提高机组的热经济性。热效率的对比中,十级回热方案>九级回热方案>原八级回热方案。十级回热系统方案的热效率比原方案提高了3.28%,热耗率减少了25.3k J/（k W·h）,标准煤耗率减少了0.927 g/（k W·h）。660 MW超超临界CFB锅炉电站发电机组的回热级数优化建议为十级,即回热系统为“四高五低一除氧”。