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《660MW超臨界壓力直流鍋爐機組數學模型及仿真》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第37卷第1期華電技術VolI37No．12015年1月HuadianTechnologyJan．2015660MW超臨界壓力直流鍋爐機組數學模型及仿真李關寶’，史一濤(1．國家知識產權局專利局專利審查協(xié)作河南中心，鄭州450008；2．華電電力科學研究院，杭州310030)摘要：在分析660MW超臨界直流鍋爐機組熱力特性基礎上，根據能量守恒、質量守恒、動量守恒定律，建立了660MW超臨界直流鍋爐的動態(tài)仿真模型。對機組給水量擾動、功率擾動和燃料量擾動進行了動態(tài)試驗，試驗結果表明，該模型能夠準確地
2、模擬實際機組的動態(tài)特性。關鍵詞：直流鍋爐；仿真建模；動態(tài)特性中圖分類號：TK112：TK22文獻標志碼：A文章編號：1674—1951(2015)01—0013—03左O引言中間一一網岡一一隨著科學技術的不斷進步，火力發(fā)電機組不斷圉省煤-水集箱前水分離器A}_—爐—黼后_一末給器冷中冷頂屏級向大容量、高參數的方向發(fā)展，超臨界機組具有高水出壁一間壁過過過去汽口下集上熱熱輪機來效、清潔的特點，其裝機容量也在不斷增大。機組鍋爐的結構越來越復雜，從汽水系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)到燃燒墮集箱_——集箱一箱后由集箱_{
3、分離器B}●器——柵器_一一器一間LL二系統(tǒng)都有較大的改進。因此，建立超臨界直流鍋爐集箱單相受熱面的仿真模型對機組運行的安全性和經濟右由性具有重要的指導意義。間集箱省煤器、過熱器、再熱器等受熱面可簡化為一根單相介質換熱器模型。本文采用模塊化建模思想，圖1鍋爐汽水系統(tǒng)建立壓力流量、焓溫通道的集中參數數學模型，該模器、再熱器及其相連管系具有管道較長、蒸汽存儲容型具有物理意義明確、模型簡單、求解方便且能保證積較大的特點，是典型的分布參數對象。在鍋爐受一定精度的優(yōu)點。熱面中，過熱器、再熱器、省煤器、空氣
4、預熱器內的工質都為單相介質，換熱過程及特點是相似的，為了更1仿真對象好地說明這個問題，需要建立一個通用的單相介質本文研究對象為馬鞍山發(fā)電廠660MW超臨界換熱器模型，管道的物理模型如圖2所示。變壓運行螺旋管圈直流鍋爐，該鍋爐為單爐膛四角¨lllIQ切圓燃燒方式、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構Ⅱ型燃煤鍋爐。鍋爐額定負荷給水流量為2101t／h，主蒸汽壓力為25．4MPa，主蒸汽溫度為571℃，再熱蒸汽壓力為4．53MPa，再熱蒸汽溫度為569℃，鍋爐汽水系統(tǒng)如圖1圖2
5、管道的物理模型所示。圖2中：Q為管道換熱量；g¨為蒸汽進口流量；日為蒸汽進口焓；g為蒸汽出VI流量；為蒸汽出2超臨界直流鍋爐數學模型口焓。2．1模型的簡化假設蒸汽系統(tǒng)是超臨界壓力直流鍋爐仿真中的重要組成部分之一，鍋爐主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、蒸(1)并聯管道等效為一根受熱管，通流面積為各個管道之和。汽壓力等是鍋爐運行的重要參數。大型鍋爐的過熱(2)煙氣側參數變化快速，換熱熱流均勻分布。收稿日期：2014—05—30；修回日期：2014—09—01．(3)管道中的蒸汽流動阻力集中于聯箱入口，·14
6、·華電技術第37卷聯箱內的壓力分布均勻。2．3．4金屬蓄熱量(4)管道內外側換熱強度均勻，只考慮徑向dTQ=mc=Q一Q，(12)傳熱。U(5)忽略管道壁厚的影響，內外管壁無溫差。式中：C為金屬定壓比熱；m為金屬管質量；Q煙氣2．2壓力流量通道數學模型吸熱量；Q蒸汽吸熱量；Q為金屬蓄熱量。2．2．1蒸汽出口質量流量3超臨界直流鍋爐仿真模型‰=gmI—A，(1)本文采用模塊化建模思想，所謂模塊化建模是式中：q，為蒸汽出口質量流量；g為蒸汽人口質量根據電站的系統(tǒng)構成，建立電站仿真模型的單元流量；4為
7、管道截面面積；p為蒸汽密度；為蒸汽流(給水泵、風機、加熱器等)。在每一個算法中，有溫速；t為時間。度、壓力、流量等參數輸入、輸出，通過改變模塊的物2．2．2蒸汽出口質量流量和焓理特性系數，建立機組的仿真模型。2n對660MW超臨界壓力直流鍋爐而言，通過分鞏=，一，(2)析直流鍋爐燃燒傳熱過程的物理特性，搭建電站系統(tǒng)中的流體網絡，各個流體網絡模塊構成不同的子q：——一，(3j)，系統(tǒng)(如給水系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)等)，最終建式中：。為蒸汽入口焓；為蒸汽出15焓；g為蒸立電站熱力過程快慢不同的壓力
8、一流量通道和汽平均質量流量；f為阻力系數。焓一溫通道仿真模型。根據模型通道的時問常數進2．3焓溫通道數學模型行離散積分，以提高仿真模型的效率。2．3．1蒸汽出口焓本文建立的660MW超臨界壓力直流鍋爐仿真=(gml一+Q)，(4)模型具有較好的靜態(tài)精度，表1列出了機組100％工況的模擬值與實際設計值之間的比較結果。從表式中：Q為蒸汽吸熱量；為比焓。1中的數據可以看出，各受熱面的出口溫度相對誤2．3．2蒸汽與金屬問放熱量差不超過0．5％，各出口壓力的相對誤差不超過Q=Kf(rm—Tf)，(5)0．
