600MW超临界机组汽轮机系统建模及仿真研究

论文摘要

目前,我国火电机组平均供电煤耗与发达国家相比仍有较大差距。在煤炭资源日益消耗、电煤供应日益紧张、环境压力日益增大的严峻形势下,加强研究解决燃煤发电机组节能、减排问题已成为保障我国经济可持续发展的一个关键问题。优化运行是燃煤发电机组实现节能减排的有效途径之一。论文以构建机组全工况仿真模型、研究机组的节能优化运行为研究背景,以某600MW超临界机组为研究对象,分析了汽轮机系统的特点,按照复杂系统层次化建模的思想,利用Matlab/Simulink仿真支撑系统构建了汽轮机系统仿真模型,重点建立了凝汽系统、除氧系统和回热系统的集总参数模型,并对凝汽系统最佳真空及除氧器分段模型分别进行了深入的研究。综合考虑循环入口水温度、流量、真空泵出力、换热面清洁度、凝汽器补水量等参数对最佳真空的耦合影响,构建了凝汽系统的数学模型。仿真结果表明:在循环水优化中,机组净增功率的计算应计及真空泵出力的变化,这样能得出更合乎实际的最佳循环水流量;凝汽器的清洁度对最佳循环水流量有较大的影响,运行中应根据换热面的清洁度,确定合理的清洗间隔。根据内置式除氧器的结构和除氧特征,提出根据蒸汽在除氧器内的流动过程将除氧器分为喷雾除氧阶段、对流混合换热阶段、鼓泡阶段等三段进行建模的思想。在建立除氧器分段模型的同时建立除氧器未分段模型,并将两种仿真模型结果对比,表明按分段思想构建的除氧器模型不仅仿真精度和稳定性大大提高而且还可表征除氧器内部各段凝结水的状态,为深入分析除氧器的热力特性创造了条件。考虑加热器泄漏、水位高等故障工况及模型通用性等因素,根据能量守恒和质量守恒建立可组合传热段的加热器模型;通过使用超临界机组设计两个工况数据与仿真输出结果相比较,验证了模型的可行性。在以上模型工作的基础上,构建了某600MW超临界机组的汽轮机系统仿真模型。利用机组的设计参数和运行参数验证了模型的正确性和精度。本文的工作作为燃煤发电机组全工况仿真模型的重要组成部分,为进一步构建全厂的仿真模型,研究机组的变工况能耗特征,实现机组的节能优化运行奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究主要内容
• 2 凝汽系统仿真建模与运行优化
• 2.1 凝汽系统模型
• 2.2 模型构建及验证
• 2.3 凝汽系统变工况特性及优化运行
• 2.4 小结
• 3 除氧系统建模与仿真
• 3.1 除氧系统模型
• 3.2 模型构建及验证
• 3.3 小结
• 4 加热器建模与仿真
• 4.1 加热器数学模型
• 4.2 模型构建及验证
• 4.3 小结
• 5 汽轮机系统建模与仿真
• 5.1 汽轮机本体模型
• 5.2 汽轮机系统构建
• 5.3 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加科研情况