300MW CFB鍋爐動態(tài)特性研究及仿真建模.pdf

1、循環(huán)流化床技術(shù)作為一種高效、低污染的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，近二十年來發(fā)展十分迅速。目前，國內(nèi)已投運的循環(huán)流化床機組主要為300MW等級，而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求不斷提升，電網(wǎng)調(diào)峰在速率與深度等方面要求提高，對燃煤電站參與調(diào)峰提出新挑戰(zhàn)，因此針對循環(huán)流化床機組調(diào)峰能力的研究具有重要意義。
　　循環(huán)流化床鍋爐是一個非線性、多變量耦合的復(fù)雜對象，研究其動態(tài)特性對于優(yōu)化機組調(diào)峰過程中的鍋爐控制具有重要意義。本文通過現(xiàn)場動態(tài)試驗，獲取了機組

2、全面的運行數(shù)據(jù)，深入分析了給煤量、風(fēng)量等因素對床溫、床壓的影響規(guī)律，還進(jìn)行了快速變負(fù)荷試驗、超額定負(fù)荷試驗及最低穩(wěn)燃負(fù)荷試驗，研究機組快速、深度調(diào)峰能力。
　　床溫動態(tài)響應(yīng)試驗結(jié)果表明:給煤量、一次風(fēng)量對床溫影響最大，且響應(yīng)時間較短。給煤量與一次風(fēng)量的變化直接影響密相區(qū)燃料燃燒釋放熱量的多少，對床溫起決定性作用。二次風(fēng)量與返料閥開度對于床溫影響明顯，但同給煤量與一次風(fēng)量相比，影響稍弱。二次風(fēng)量對于床溫的影響不同于一次風(fēng)量，二次風(fēng)量

3、的變化會改變從密相區(qū)進(jìn)入稀相區(qū)的固體顆粒量，進(jìn)而改變了密相區(qū)與稀相區(qū)的相對燃燒份額，引起密相區(qū)床溫的變化?；亓狭康淖兓瘜τ诖矞氐挠绊懘嬖跍笮裕驗槔浠覐幕亓掀骰氐綘t膛中間需經(jīng)過外置床，且外置床也具有一定存儲能力，因此通過調(diào)節(jié)外置床冷灰量來改變床溫具有滯后性，滯后時間約為200s。
　　床壓動態(tài)響應(yīng)試驗結(jié)果表明:一次風(fēng)量對于床壓影響很大，一次風(fēng)量是床料流化的動力來源，一次風(fēng)量在運行時應(yīng)保持穩(wěn)定，以保證爐內(nèi)床料流化、換熱穩(wěn)定，否則極

4、端情況會發(fā)生“翻床”停爐事故。給煤量、返料器開度、冷渣器轉(zhuǎn)速對于床壓也有直接影響，但影響沒一次風(fēng)大，這三個因素都是通過改變爐內(nèi)床料存儲量而引起床壓變化，不過給煤量與冷渣器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)響應(yīng)時間短，返料器開度調(diào)節(jié)床壓響應(yīng)時間長。二次風(fēng)量對于床壓的影響較小。
　　機組調(diào)峰特性試驗表明:降負(fù)荷試驗中，平均降負(fù)荷速率可達(dá)4.67MW/min，其中234MW～201MW負(fù)荷區(qū)間降負(fù)荷速率最大，可達(dá)到10MW/min。機組負(fù)荷最高可至330MW，最

5、低可達(dá)120MW。高負(fù)荷時機組運行較為穩(wěn)定，但低負(fù)荷時機組運行方式同高負(fù)荷時有明顯差異，低負(fù)荷時，密相區(qū)溫度高、稀相區(qū)溫度低等特點表明機組處于鼓泡床運行方式。
　　以300MW循環(huán)流化床鍋爐為研究對象，利用APROS仿真軟件，結(jié)合設(shè)計資料及運行數(shù)據(jù)，建立基于經(jīng)驗值的整體動態(tài)模型，模型主要包括燃燒室模型、汽水系統(tǒng)模型及循環(huán)物料系統(tǒng)內(nèi)模型，燃燒室模型包括流動模型、燃燒模型和傳熱模型。流動模型中將爐膛分為密相區(qū)與稀相區(qū)兩部分，分別計算了

6、密相區(qū)空隙率、最小流態(tài)化速率。燃燒模型利用APROS中成熟的燃燒控制模塊，模擬了爐內(nèi)燃料燃燒過程。傳熱模型中分別計算氣體對流換熱系數(shù)、顆粒對流換熱系數(shù)與顆粒輻射換熱系數(shù)。汽水系統(tǒng)模型采用模塊搭建，構(gòu)建了蒸發(fā)區(qū)模型、單相換熱器模型與減溫噴水機構(gòu)模型。物料循環(huán)系統(tǒng)模型中利用經(jīng)驗值修正了總外循環(huán)灰量，從模型靜態(tài)結(jié)果來看，誤差在允許范圍內(nèi)，總體動態(tài)模型準(zhǔn)確性較好。
　　利用所建立的循環(huán)流化床整體動態(tài)模型，研究不同擾動因素下機組的動態(tài)特性，