熔盐储热型塔式太阳能与燃煤机组耦合方式及热力性能分析

为提高塔式太阳能电站发电效率,同时降低火电机组煤耗,将配置熔盐储热装置的塔式太阳能光热系统耦合到常规燃煤机组中,并对耦合系统进行模拟仿真。研究表明:在锅炉75%THA工况基准下,太阳能光热系统可以承担5%～15%换热负荷,使燃煤机组在80%THA～90%THA负荷下运行,煤耗降低率由5.76%提高到15.54%;利用熔盐储热装置的耦合机组在85%THA负荷下,稳定运行时间可延长约33%,整个耦合系统能够消纳更多的太阳能。该结论对塔式太阳能补偿燃煤火电机组性能研究具有一定参考作用。     

生物质气参数对燃煤耦合生物质发电机组影响研究

为了掌握掺烧生物质气对燃煤耦合生物质发电燃煤机组运行参数的影响,针对某电厂300 MW等级燃煤机组,以能量守恒定律为基础,通过锅炉热力校核和机组热力系统计算分析了机组在BMCR、75%THA、50%THA和30%THA工况下,掺烧生物质气后燃煤机组的锅炉热效率、发电煤耗、烟气温度和烟气量等参数的变化。结果表明:掺烧生物质气会导致锅炉热效率下降,燃煤消耗量减少,理论燃烧温度降低,排烟温度升高和烟气量增大,变化幅度均随着生物质气掺烧量的增加而增大;建议掺烧生物质气的温度低于500 ℃,全负荷热量输入比小于20%。     

塔式太阳能辅助1000MW燃煤发电机组锅炉的热力性能分析

以某1000MW超临界机组为参考,提出一种塔式太阳能辅助燃煤发电的系统,从锅炉屏式过热器后抽出一部分高温蒸汽送入塔式太阳集热器吸热,为平衡抽汽后受热面能量匹配,锅炉加设烟气再循环系统,保证受热面的安全运行。利用电站仿真软件Ebsilon professional进行热力性能模拟,模拟结果表明烟气再循环系统投入运行后能保障该互补发电系统锅炉侧安全,在变工况运行下锅炉效率并未有大幅下降;该太阳能辅助燃煤发电系统最大能有效降低了发电煤耗约7.2g/(k W?h)。     

塔式太阳能辅助燃煤发电系统设计与运行特性仿真研究

针对某350MW国产亚临界燃煤机组,设计了塔式太阳能辅助燃煤发电系统。塔式太阳能光热系统(太阳能锅炉)自高压加热器出口引出5%左右的给水将其加热至与燃煤锅炉相同的出口蒸汽参数后,与燃煤锅炉产生的蒸汽一同送入汽轮机做功。采用模块化建模方法,构建塔式太阳能辅助燃煤发电系统实时动态仿真模型,根据某地春分日的太阳能数据,模拟了该系统从第1天太阳能锅炉冷态启动开始的全天运行工况,以及太阳能锅炉在停炉后经过1夜的自然冷却在第2天早晨开始的热态启动工况。结果表明,在太阳能锅炉的启动初期会对燃煤机组的运行产生扰动,但在燃煤机组控制系统的自动调节下可以保证机组的稳定运行。为了保证太阳能辅助燃煤发电系统出口蒸汽参数与燃煤锅炉出口蒸汽参数匹配,太阳能的蒸汽流量随太阳能辐射强度变化,在正午达到最大值。太阳能锅炉热态启动时间与冷态启动相比大幅缩短,若能保证该系统连续运行,可为燃煤机组带来显著的经济效益。但由太阳能的间歇性决定的太阳能锅炉的频繁启停,会加剧太阳能锅炉金属材料的低周疲劳寿命损耗。     

蒸汽抽取位置对抽蒸汽干化污泥耦合发电机组影响

为了掌握蒸汽抽取位置对抽蒸汽干化污泥耦合发电燃煤机组运行参数的影响,针对某电厂300 MW等级燃煤机组,以能量守恒定律为基础,通过锅炉热力校核和机组热力系统计算分析了机组在BMCR、90%THA、75%THA、50%THA和30%THA工况下,从不同位置抽蒸汽干化污泥掺烧后的锅炉热效率、发电煤耗、燃煤量、烟气温度、烟气量及减温水量等参数的变化。结果表明:掺烧污泥会导致锅炉主要运行参数的恶化,变化幅度随着负荷的降低和湿污泥处理量的增加而增大;高负荷时从四抽抽汽对机组煤耗影响较小,中负荷从三抽抽汽对机组煤耗影响较小,低负荷只能选择再热器冷段作为抽汽点。     

蒸汽抽取位置对抽蒸汽干化污泥耦合发电机组影响

为了掌握蒸汽抽取位置对抽蒸汽干化污泥耦合发电燃煤机组运行参数的影响,针对某电厂300 MW等级燃煤机组,以能量守恒定律为基础,通过锅炉热力校核和机组热力系统计算分析了机组在BMCR、90%THA、75%THA、50%THA和30%THA工况下,从不同位置抽蒸汽干化污泥掺烧后的锅炉热效率、发电煤耗、燃煤量、烟气温度、烟气量及减温水量等参数的变化。结果表明：掺烧污泥会导致锅炉主要运行参数的恶化,变化幅度随着负荷的降低和湿污泥处理量的增加而增大;高负荷时从四抽抽汽对机组煤耗影响较小,中负荷从三抽抽汽对机组煤耗影响较小,低负荷只能选择再热器冷段作为抽汽点。     

湿污泥掺烧量对抽烟气干化污泥耦合发电机组影响

为了掌握湿污泥掺烧量对抽烟气干化污泥耦合发电燃煤机组锅炉运行参数的影响,针对某电厂300 MW等级燃煤机组,以能量守恒定律为基础,通过热平衡和热力校核计算分析了机组在BMCR、75%THA、50%THA和30%THA工况时,从低温过热器出口抽烟气干化污泥并进行掺烧时的烟气抽取比例、锅炉热效率、燃煤量、烟气温度、减温水量及烟气量等参数的变化规律。结果表明:掺烧污泥会导致锅炉主要运行参数的恶化,影响幅度随着负荷的降低和湿污泥掺烧量的增加而增大;综合考虑改造成本以及对锅炉运行参数和环保设备的影响等因素,建议全负荷工况下的湿污泥掺烧量不超过总燃料量的8%。     

湿污泥掺烧量对抽烟气干化污泥耦合发电机组影响

为了掌握湿污泥掺烧量对抽烟气干化污泥耦合发电燃煤机组锅炉运行参数的影响,针对某电厂300 MW等级燃煤机组,以能量守恒定律为基础,通过热平衡和热力校核计算分析了机组在BMCR、75%THA、50%THA和30%THA工况时,从低温过热器出口抽烟气干化污泥并进行掺烧时的烟气抽取比例、锅炉热效率、燃煤量、烟气温度、减温水量及烟气量等参数的变化规律。结果表明：掺烧污泥会导致锅炉主要运行参数的恶化,影响幅度随着负荷的降低和湿污泥掺烧量的增加而增大;综合考虑改造成本以及对锅炉运行参数和环保设备的影响等因素,建议全负荷工况下的湿污泥掺烧量不超过总燃料量的8%。     

煤炭与太阳能互补发电系统变工况热力性能研究

光煤互补发电技术利用太阳能聚光集热器聚集太阳热能用于加热锅炉给水,从而替代燃煤电站的回热抽汽。该技术能够增加燃煤电站发电量或者降低燃料使用量,并能在一定程度上减少温室气体排放。由于全年太阳辐照强度、太阳入射角等气象条件变化剧烈,而且燃煤机组的汽机负荷受到用户侧用电需求的影响,因此光煤互补发电系统总处于偏离设计工况的变辐照变工况运行状态。目前对于光煤互补发电系统的研究主要集中在设计工况,变辐照变工况热力性能的研究刚刚起步。该文以典型330 MW光煤互补示范电站为研究对象,研究聚光集热岛与动力岛之间的相互作用,揭示聚光集热岛与动力岛协同变化对光煤互补发电系统热力性能的作用。结果表明,互补系统的太阳能净发电效率随着太阳辐照强度、汽轮机运行负荷的变化存在最优值,当太阳辐照强度在300~650W/m~2,汽轮机运行负荷为75%时,互补系统的太阳能净发电效率最优。对于不同规模机组,太阳能净发电效率主要受抽汽品位的影响。     

不同清洁因子C_F下省煤器烟气旁路对SCR和锅炉效率的影响

以国内某600 MW亚临界机组为研究对象,针对锅炉在中低负荷时SCR脱硝效率低以及氨逃逸率高等问题,进行省煤器烟气旁路改造,同时通过设计得到了50%THA、60%THA和70%THA三种负荷下不同的省煤器表面清洁因子C_F,并对不同C_F工况进行了热力计算。结果表明:增设省煤器烟气旁路方案,具有较好的烟温调节能力,而排烟温度的升高,需要耦合使用低温省煤器改造等手段消除排烟温度升高带来锅炉效率下降的影响;省煤器表面清洁因子C_F在一定的范围内,SCR脱硝效率随着C_F降低而升高,但对应的锅炉效率却下降,且旁路份额越多趋势越明显。实际运行中,应根据烟温变化及时判断省煤器污染程度,进行适时、适当地清除省煤器表面的积灰,保证SCR系统安全高效经济运行。     

二次再热机组高效灵活发电创新理论与方法

为解决二次再热机组在频繁变负荷情况下经济性能偏低、灵活性较差等问题,研究了二次再热高效灵活发电创新理论和方法。基于单耗分析方法揭示了传统二次再热机组全工况能耗分布规律,并提出5种适应电网调峰要求的典型600 ℃等级及以上的先进二次再热超超临界燃煤发电系统,分别为集成回热式小汽机新型循环、机炉深度耦合集成新循环、采用新型CO₂工质的循环、带储能的二次再热循环系统以及太阳能热互补二次再热循环系统,阐述了各循环系统的集成思路、系统特点以及对提高机组经济性和灵活性的优势。结果表明：锅炉、汽轮机、回热加热器具有较大的节能潜力;优选的集成回热式汽轮机的二次再热循环系统发电效率比基准系统煤耗降低了2.15 g/（kW·h）;提出的采用机炉耦合技术的二次再热机组在THA工况下煤耗降低高达3.6 g/（kW·h）;采用CO₂工质的火电系统在变工况下依然具有较高的效率;带储能的二次再热循环系统具有较好的灵活性;太阳能热互补二次再热循环系统节能潜力显著,达到14.73 g/（kW·h）。     

燃煤汽包炉发电机组的动态建模及其运行数据验证

基于机理分析并结合机组实际运行数据,建立了一台汽包锅炉燃煤机组的非线性动态模型。该模型描述了机组的汽包压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度和输出功率的动态特性。该建模方法避免了附加试验信号对机组正常运行的影响。建模过程中,当机组变负荷运行时,其他重要参数如压力、蒸汽流量及吸热量对主蒸汽温度的动态特性的影响得到了研究;并且过热器吸热量由炉膛辐射能信号来确定。验证结果表明：在一定范围内,模型输出的4个输出变量基本上与机组数据是一致的。     

扩容蒸发式光煤互补发电系统变辐照特性研究

为避免槽式太阳能集热器内变热流量传热和汽液非均匀分布产生,提出了扩容蒸发式太阳能蒸汽发生系统。采用NASA SSE6.0数据库收集的辐照数据,将扩容蒸发式太阳能直接蒸汽发生系统与燃煤机组互补组成复合发电系统,建立复合发电系统的变工况计算模型,并以600 MW机组为例进行了复合发电系统变辐照情况下的日、月、年热力性能分析。研究结果显示：复合发电系统日发电功率与辐照强度曲线变化趋势类似,各月复合发电系统的发电量呈现出夏季较高的趋势,6月份达到峰值2.95×10⁸ kW·h,集热场效率与其趋势相反,机组热功转换率夏季较高,全年为32%~35%;太阳能平均热功转换效率为22.5%,研究结果可为太阳能与燃煤机组互补发电系统的工程应用提供新的方向和思路。     

辅机统调动力源系统在某660 MW机组的应用

以高转速变转速汽轮机和变频发电机为主组成的统调动力源系统,统一调节最佳运行频率比较一致的主要辅机设备,在减小系统节流损失提高传动效率的同时,系统更为集中、简单,便于维护。某660 MW机组采用变频驱动锅炉风机的统调动力源系统,通过性能试验掌握了系统运行特性,得到了不同负荷下最佳运行方式。THA、75%THA和50%THA工况最佳频率分别为47 Hz、41 Hz和41 Hz。在频率41~50 Hz范围内,统调动力源系统最优频率运行下机组供电煤耗较改造前风机工频运行状态下略有下降或基本持平,较变频运行状态略有增加,但厂用电率显著降低,机组净供电能力明显提升。随着运行频率降低,引风机、一次风机和送风机的运行效率有不同程度的提高。三大风机总耗功随运行频率呈近似线性关系：运行频率自50 Hz降低至最佳点,THA、75%THA和50%THA工况下总耗功分别降低了308 kW、816 kW和868 kW。     

太阳能辅助燃煤热发电系统的探讨

由于太阳能供给的间歇性,单独投资建造的太阳能热发电系统经常会出现设备成本高、利用率低、收益低等问题。因此,利用太阳能热发电系统与常规燃煤发电系统都有汽轮机部分这一特点,将槽式抛物太阳能集热器集成到常规燃煤发电系统中,寻求改造现有燃煤发电系统的新途径。以某300 MW机组为例,利用弗留格尔公式进行变工况计算,然后进行热经济性分析,为太阳能辅助燃煤热发电混合系统的建立提供理论参考。     

Transient Response of an Incinerator Plant by Considering Boiler Model With Dynamic Steam Variation

This paper investigates the effect of boiler steam system on transient response of turbine generators for an incinerator plant. By performing the test of cogeneration units, the mathematical models of turbine generator, governor, and boiler have been identified, which are used in the computer simulation to solve the steam pressure and system frequency of the cogeneration system for islanding operation after tie line tripping. Due to the variation of trash heat value, the power output of the cogeneration unit is stochastically varied with the steam generation for normal operation, which will cause the dynamic change of tie line power flows. For the severe fault contingency of external power systems, the cogeneration system will be isolated by tie line tripping, and the system frequency response is then determined by including the boiler effect to represent the dynamic steam generation. Because of more sluggish response of the boiler system caused by unstable trash heat value, the transient response of the incinerator governor system is inferior to that of conventional industrial cogeneration systems. To maintain the system stability for successful islanding operation of the incinerator plant, the amount of load shedding after tie line tripping has to be properly determined based on the transient stability analysis by considering the response of boiler system.     

利用过热器蓄热提升机组AGC负荷响应能力的研究与应用

燃煤机组的锅炉过热器换热管道中包含有大量金属蓄热储能,利用过热器金属蓄热可以快速改变机组发电负荷和主蒸汽压力。通过减温水扰动试验,获得一级减温水流量对负荷以及主蒸汽压力的响应模型并提出了一种蓄热前馈火电机组协调控制方案。工程应用结果表明,该方案合理利用增减减温水流量引起的过热器蓄热变化,能够有效减少机组主蒸汽压力波动,显著提升机组变负荷初期的负荷响应能力,增强机组调峰能力。     

炉膛火焰图像数字技术在电厂锅炉燃烧优化控制中的应用

在大型电厂锅炉上．采用计算机图像采集处理技术将炉膛看火电视装置获取的图像信号转化为数字信号，通过计算机处理获得相应的温度图像，并在图像显示器上显示，给出燃烧状态综合监视图．为运行人员提供操作指导针对电厂燃煤机组锅炉主蒸汽压力的滞后特性．首次从检测到的火焰图像中提取炉膛辐射能信号代替热量信号,以提高锅炉主蒸汽压力的稳定性,改善机组的负荷响应速度,同时,通过燃烧调整,找出最佳运行工况,优化燃烧,达到降低机组NOx排放量,提高锅炉效率的目的.     

W火焰直流炉协调控制策略及工程应用优化

控制系统优良的协调控制品质对火电机组以及电网的安全稳定经济运行具有十分重要的作用。以配置双进双出磨煤机、W火焰炉的620 MW超临界参数机组为例,介绍了一种基于入炉煤量软测量计量的协调控制策略及其工程应用效果,详细分析了各控制回路指令的组成元素以及相互之间的耦合关系。根据实际变负荷试验结果,分析其存在的问题,有针对性地进行优化。优化后的实际变负荷试验结果表明,机组负荷、主蒸汽压力、主蒸汽温度等主要运行参数控制平稳,动态、稳态指标均优于规程要求。     

机组在低负荷运行下的节能控制方式探讨

对机组在低负荷运行期间存在的主要问题进行了分析,并对燃料的入厂和入炉、锅炉燃烧以及蒸汽的生产和消耗、汽轮机组发电和电力输送等主要生产环节所采取的节能控制方式和低负荷运行期间的安全控制进行了一些有益的探索与实践。使各生产环节中的能源消耗得到了合理控制,实现了节能降耗的目的。