太阳能辅助二次再热燃煤发电系统集成研究

摘要

面临环境污染和能源短缺的严峻挑战，结合我国丰富的太阳能资源，将太阳能引入高参数、大容量的二次再热机组是火力发电节能发展的重要方向。太阳能引入燃煤机组既可以降低发电煤耗、减少大气污染，又可以依托大容量机组实现连续稳定的发电。本文在某660MW二次再热机组的基础上，在EBSILON平台上搭建太阳能辅助二次再热燃煤机组模型进行仿真计算，并对不同的太阳能-燃煤机组耦合方式进行热经济性分析。 首先，对太阳能辅助回热加热系统、太阳能辅助锅炉给水系统以及太阳能辅助烟风系统进行仿真建模。计算了太阳能辅助高压加热器、低压加热器9种太阳能集热场布置方式对机组能耗的影响，并对太阳能辅助回热发电系统中各发电设备的单耗进行分析。结果表明，在相同的集热场面积下，太阳集热场布置在1号高压加热器侧，降耗效果最好，降低机组单耗2.812g/(kW.h)。主要是因为太阳能辅助回热系统可以降低汽轮机抽汽量，增加汽轮机做功，降低机组单耗。 其次，计算了太阳能辅助给水发电系统和太阳能辅助烟风发电系统对机组单耗的影响，并对发电设备的附加单耗进行热经济性分析。结果表明太阳能辅助给水发电系统可以降低机组单耗5.465g/(kW.h)，太阳能辅助烟风发电系统可以降低机组单耗5.479g/(kW.h)。两种方案分别通过提高水冷壁入口水温和锅炉入口空气温度来降低机组单耗。 最后，对三种太阳能-燃煤机组耦合方式进行变工况计算，以及三种方案的技术经济性分析，结果表明，太阳能辅助烟风系统方案在不同负荷工况下的降耗效果均最佳，技术经济性最佳。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 二次再热机组研究现状

1.2.2 太阳能发电的研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 太阳能耦合方式模型及单耗分析

2.1 光煤互补形式

2.1.1 太阳能与回热系统集成

2.1.2 太阳能与锅炉给水系统集成

2.1.3 太阳能与烟风系统集成

2.2 太阳能集热场模型

2.3 单耗分析理论

2.3.1 单耗分析的计算模型

2.3.2 附加单耗数学模型

2.4 EBSILON仿真软件

2.4.1 EBSILON软件的特点与功能

2.4.2 EBSILON软件建模

2.4.3 仿真实例

2.5 本章小结

第3章 太阳能辅助燃煤机组

3.1 二次再热机组和太阳能集热场

3.1.1 660MW二次再热热力系统

3.1.2 太阳能集热场

3.2 太阳能辅助回热系统

3.2.1 仿真计算

3.2.2 机组单耗分布

3.3 太阳能辅助锅炉给水系统

3.3.1 仿真计算

3.3.2 机组单耗分布

3.4 太阳能辅助烟风系统

3.4.1 仿真计算

3.4.2 机组单耗分布

3.5 太阳能与机组集成方式比较分析

3.6 本章小结

第4章 机组变工况运行特性

4.1 变工况下参数分析

4.2 变工况下机组的热经济性

4.2.1 变工况下机组锅炉热经济性分析

4.2.2 变工况下机组汽轮机热经济性分析

4.2.3 变工况下机组回热系统的热经济性分析

4.3 机组的技术经济性分析

4.4 本章小结

第5章 结论

5.1 主要工作及结论

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢