3　30MW燃煤發電系統研究

3.1　電站介紹

3.1.1　燃煤電站工作原理

常規火電站使用煤、石油等化石能源作為熱量來源，以30MW機組為例簡要介紹其熱力循環原理，見圖3-1。在鍋爐BO中，燃料燃燒加熱給水，使其溫度上升至一定條件形成主蒸汽1，主蒸汽進入高壓缸HP做功，壓力降低到一定程度后進入再熱器RH中進行再次加熱，再熱氣體進入低壓缸LP中繼續膨脹做功，做功后的低溫低壓蒸汽進入凝汽器CON中冷凝放熱后由冷凝泵CP加壓，汽輪機抽汽后在回熱器HX1～HX6中預熱，進入鍋爐BO中進入下一輪循環。汽輪機軸轉動，帶動發電機發電。回熱器HX1～HX6利用低壓蒸汽對給水加熱，減少鍋爐熱量消耗及凝汽器的熱負荷，提高發電系統性能。［12］

此機組的汽輪機為亞臨界一次中間再熱、單軸、凝汽式機組。汽輪機有六級非調節抽汽，1～3級抽汽（B1～B3）分別供至高壓加熱器HX1、HX2及除氧器HX3，而4～6級抽汽（B4～B6）分別供至低壓加熱器HX4～HX6。

按照工質的不同將燃煤發電系統分為COAL模塊及STEAM模塊。本章將按次序對其工作原理及數學模型進行介紹，最后對其建模并進行驗證和變工況討論。

COAL模塊模擬煤燃燒過程，STEAM模塊模擬蒸汽循環過程。COAL模塊中的煤工質是非常規組分，空氣是常規組分，物流類型需要選擇MCINCPSD，物性方法選擇IDEAL。非常規組分需自己根據實際煤組分干燥基輸入。在STEAM模塊中，工質為水，物流類型為CONVEN，物性方法為STEAM-TA，其進口參數規定按表3-2和表3-3進行輸入。

3.1.2　30MW發電機組運行參數

該30MW燃煤電站的煤質參數見表3-1。汽輪機運行參數見表3-2。額定工況下各級組參數見表3-3。

3.1.3　假設條件

本文建立了功率增大模型，在這種模型中，煤耗量不變，在原有火電機組基礎上加入太陽能發電，電站將會生產更多電能，這是本次模擬的基礎。采用經驗公式對太陽能集熱場進行傳熱分析，對火電站部件進行數值建模的過程中作出以下假設：

（1）環境溫度及壓力分別為25℃及1 atm。

（2）在鍋爐中，過量空氣系數取1.25，排渣溫度設為400℃，煙氣出口溫度設為100℃。煤粉完全燃燒并且沒有燃燒損失。管道蒸汽損失、輔助蒸汽損失忽略不計。管道壓降忽略不計。

（3）除了泵所消耗的電量外，其他的輔助系統耗電忽略不計。

（4）忽略進口蒸汽量的限制，即假設進口蒸汽量不受限制。

（5）冷凝器出口狀態為飽和水，即x=0。

（6）表面式給水加熱器疏水出口狀態為飽和水狀態，即x=0。

（7）混合式給水加熱器出口狀態為飽和水狀態，即x=0。

（8）各級抽氣量由相對應加熱器的端差來決定。端差設為10℃，容差為5。