超超臨界CFB鍋爐外置換熱器啟動過程模擬分析

作者：許兆峰,薛亞麗,李政

摘要：通常超超臨界CFB(循環流化床)鍋爐均設置外置換熱器來增加換熱面積和換熱量。為了研究CFB鍋爐外置換熱器的啟動過程特性,為CFB寬負荷運行和靈活性調峰提供依據,在已有的CFB鍋爐系統機理動態數學模型的基礎上,建立了外置換熱器動態模型,并以某660 MW超超臨界CFB鍋爐為對象,模擬分析其外置換熱器的冷態啟動過程和熱態啟動過程。冷態啟動和熱態啟動前爐膛溫度均為776℃,外置換熱器溫度分別為50℃和660℃。第30 min時,打開錐形閥啟動外置換熱器,由于冷態啟動時外置換熱器溫度低,為避免外置換熱器管道升溫過快,錐形閥開度僅為5%;而熱態啟動時則不存在該限制,錐形閥開度可達30%。為了體現單一變量引起的變化,在冷態啟動和熱態啟動過程中僅錐形閥開度不同,其他主動控制量中僅自動控制排渣量來保持爐膛壓力穩定。在冷態啟動過程中,外置換熱器初始溫度低于工質(中溫過熱蒸汽)溫度,先從工質吸熱;當外置換熱器溫度高于工質溫度后開始向外放熱,因此外置換熱器放熱量是從負值變化到正值。而熱態啟動過程中,外置換熱器初始溫度遠高于工質溫度,外置換熱器始終向工質放熱。因此,不管是冷態啟動還是熱態啟動前,工質流量都應維持在設定值及以上,否則啟動瞬間工質放熱冷凝或吸熱升溫會導致壁溫劇烈變化,出現爆管等事故。冷態啟動和熱態啟動后達到平衡時,在CFB鍋爐輸入能量不變的情況下,由于外置換熱器的放熱量增大,爐膛內的放熱量相應減小,因此爐膛溫度有不同程度降低;在熱態啟動時錐形閥開度為30%,外置換熱器循環灰流量和放熱量較大,從而導致爐膛內放熱量小于冷態啟動,這也體現在熱態啟動的爐膛平衡溫度小于冷態啟動。冷態啟動過程中外置換熱器溫升更高,為避免換熱面壁面溫升速率過高而采用5%錐形閥開度,從而導致冷態啟動

發文機構：清華大學能源與動力工程系電力系統國家重點實驗室

關鍵詞：循環流化床鍋爐(CFB)外置換熱器動態建模啟動過程模擬circulating fluidized bed boiler(CFB)external heat exchangersdynamic modelingstartup processsimulation

分類號： TK229.6[動力工程及工程熱物理—動力機械及工程]