大型燃煤发电机组变工况性能分析及节能优化研究

摘要

火力发电在我国发电领域占据主导地位，燃煤发电机组的总装机容量远远大于其他发电方式。随着气候变暖等环境因素影响，降低二氧化碳排放量减轻环保压力是现阶段我国必须要面对的一个问题，清洁能源发电在短期内不会取代火电的地位。与发达国家相比，我国燃煤发电机组尚有一定节能优化的空间。随着社会经济的发展人们用电习惯的改变，现在有很多燃煤发电机组需要承担调峰任务，因此有必要研究机组变工况节能控制，为机组运行控制提供理论方向。
　　本文从发电机组建模变工况能耗计算以及拓扑结构节能改造三个方面进行研究，使用Aspen Plus建模工具建立了600MW超临界汽轮机与锅炉的全厂模型，并对模型进行了验证。使用了所建立的模型对汽轮机与锅炉在变工况下运行进行了模拟分析，研究了主蒸汽和再热蒸汽参数变化以及加热器切除、变端差等情况对机组能耗的影响，定量分析了影响机组运行能效的关键参数。研究了主蒸汽温度和再热蒸汽温度多参数耦合变化对机组能耗影响情况，与单参数变化做了对比。同时又对机组的节能拓扑改造进行了分析，研究了低温省煤器以及太阳能协同发电两种拓扑改造方式，分析了四种低温省煤器安装方法和三种太阳能协同发电模式的节能效益，对比出了较优的低温省煤器安装方式和太阳能协同发电模式。
　　本课题得到973项目大型燃煤发电机组过程节能的基础研究的项目资助。

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1 绪 论

1.1 课题背景以及研究意义

1.2 Aspen简介

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 机组热力系统仿真模型

2.1 锅炉系统建模

2.2 汽轮机系统建模

2.3 模型验证

2.4 本章小结

3 机组变工况能耗特征研究

3.1 锅炉系统变工况分析

3.2 汽轮机系统变工况能耗分析

3.3 主蒸汽温度与再热蒸汽温度耦合变工况分析

3.4 加热器变工况分析

3.5 本章小结

4 低温省煤器节能研究

4.1 低温省煤器介绍

4.2 低温省煤器建模计算

4.3 低温省煤器的经济性分析

4.4 本章小结

5 太阳能协同燃煤发电的能耗研究

5.1 太阳能协同发电概况

5.2 太阳能协同燃煤发电热力系统结构

5.3 太阳能协同发电模拟结果

5.4 汽轮机主蒸汽以及再热蒸汽流量变化分析

5.5 节煤效益分析

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目以及发表论文情况