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大型循环流化床锅炉实时仿真模型与运行特性研究

高建强

  我国能源生产以煤为主的,为了克服燃煤带来的环境污染问题,实现能源生产的可持续发展,循环流化床(CFB)煤燃烧作为一项洁净煤发电技术,在我国电站锅炉中已开始得到推广应用。随着我国环保法律和法规的健全与实施,对火电站的排放要求在不断提高,监督力度不断加强,大型CFB 锅炉在我国电站中的应用也将越来越普遍。我国目前投入运营的大型CFB 机组还很少,其设计和运行经验均不足。借助计算机仿真技术,建立包含CFB 锅炉机组所有主辅系统在内的全工况实时仿真模型,用于分析预测CFB 锅炉整体性能、研究机组设计和运行中存在的问题,具有重要意义。基于先进的STAR-90 仿真系统,提出了通过系统分解和子系统集成的方法,解决复杂大系统的建模过程中遇到的困难,首次将工程模块化建模方法用于大型CFB锅炉机组仿真模型的建立,成功地研制完成了涵盖CFB 锅炉所有辅助系统在内的我国首台450t/h循环流化床锅炉机组实时仿真模型。重点研究并建立了CFB 锅炉机组特有设备和过程的动态数学模型,研究开发了其实时仿真新算法,并对各新算法进行了通用模块化设计,为系统整体模型的建立和模型精度的提高创造了有利条件。新算法主要包括燃烧室、旋风分离器、回料器、点火风室、风水混冷多仓室冷渣器、单相介质换热器等仿真算法。深入研究了模块化建模方法在单相、汽液双相和气固双相等各类流体网络系统建模中的应用,提出了一种通过系统分解和集成的方法,有效地解决了各类复杂流网系统建模困难的问题,即:将复杂流网系统分解为若干个典型子网络,再通过网络节点集成为整个流网系统模型。首次将工程模块化建模方法与流体网络模型的矩阵法求解有机结合,对流网模型进行了改进,开发了流网模型自动生成软件,实践表明,这既提高了流网模型的建模效率,又提高了模型的仿真精度。以机组的运行数据为基础,对我国首台450t/h CFB 锅炉机组的流化效果,以及床压、床温等主要运行参数的变化规律进行了分析总结。为大型CFB 锅炉机组仿真模型的校验和完善提供了数据依据。通过仿真试验,研究了大型CFB 机组的整体动态和静态特性,并用实际机组运行数据对模型的仿真结果进行了验证,结果表明所建模型可以正确模拟CFB 机组运行特性。本文所建立的450t/h CFB锅炉机组实时仿真模型,已在我国首台125MWe CFB单元火电机组和200MWe 母管制CFB 火电机组仿真机中得到了成功应用。……   
[关键词]:循环流化床;锅炉;模块化;模型;仿真
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华北电力大学(河北)2005年