太阳能辅助燃煤机组发电系统集热温度优化

为研究集热器工作温度对太阳能辅助燃煤机组发电系统中太阳能发电效率、成本的影响,从热力学第二定律出发,对用于太阳能辅助燃煤机组回热系统不同集成方式下太阳能热发电的火用效率进行分析,得出系统中太阳能发电的火用效率与集热器瞬时热效率及汽轮机抽汽效率之间的关系表达式,并结合LS-2槽式集热器(一种典型槽式集热器)的测试结果,对不同辐照条件下不同替代方式的热性能进行了比较。在此基础上,以太阳集热场辅助300MW燃煤机组发电系统为例对太阳能子系统的火用效率和发电成本(levelizedelectricity costs,LEC)进行分析,结果表明,当太阳直射辐射(direct normal irradiance,DNI)从300变化到1 000 W/m2时,对应的集热器最佳工作温度从277变化到317℃。     

太阳能辅助燃煤发电系统性能的方法分析

基于分析理论,建立了太阳能辅助燃煤发电系统性能分析评价模型,并以太阳能辅助某330 MW亚临界燃煤机组为例,对该辅助发电系统在燃煤节省型和功率增大型两种运行模式下的性能进行分析,结果表明,辅助发电系统在两种运行模式下其性能均优于单纯燃煤机组,且燃煤节省型辅助发电系统性能优于功率增大型。在此基础上,分别以设备的损、效率与损系数为指标,对燃煤节省型辅助发电系统与单纯燃煤机组的设备耗散状况展开研究,揭示系统的能量损失分布规律,结果表明,太阳能这一辅助能源引入单纯燃煤机组,使设备总损由448.95 MW减少为435.15 MW、总损系数由57.76%减少为56.49%;单纯燃煤机组引入太阳能,削弱了能量在利用过程中的贬值,使系统对能量的利用效果得到改善,同时也表明了用分析方法对设备性能进行分析更有意义。     

燃煤电站与太阳能集成系统的研究现状

回顾了近年来太阳能利用与燃煤机组集成的研究，对于太阳能与燃煤机组集成的研究主要集中在利用太阳能辅助燃煤机组汽水加热系统、利用太阳能辅助燃煤机组碳捕集系统和利用太阳能储热补偿燃煤机组3个方面，总结了太阳能与燃煤机组在集成方案和系统运行过程方面的研究进展，在保证燃煤发电机组高效能量转换的基础上进一步减少了污染物排放。     

太阳能-煤炭互补的发电系统与互补方式

多能源综合互补利用系统是近年来能源系统的发展方向之一。该文进行了太阳能与煤炭互补的发电系统与互补方式研究。分析了太阳能热量用于不同容量燃煤机组不同受热面的热经济性,得出在大容量机组上利用太阳能满足水的汽化潜热吸热热经济性要优越于其他方式;利用技术成熟的抛物面槽式集热器收集太阳能热量,和国产300 MW机组进行互补发电系统的拟定;分析了在这种互补发电方式太阳能场的设计中,影响设计辐射强度选取的主要因素,并以3个地区的辐射资源为例进行研究,得出太阳能辐射资源与最佳设计太阳能辐射强度的关系。     

太阳能辅助燃煤电站一体化发电技术研究

在分析太阳能低品位热利用技术和常规燃煤发电技术优点的基础上,将槽式太阳能热发电技术应用于常规燃煤电厂,寻求太阳能大规模利用的新途径。对太阳能与燃煤电站一体化发电进行可行性探讨和研究,以某典型300 MW机组为例,利用并联电算法对太阳能与燃煤机组复合系统的热经济性指标进行计算分析,得到了太阳能热利用系统与火电机组的最佳耦合方案。     

太阳能辅助燃煤热发电系统性能研究

以C50–8.83/0.294型供热机组为例,利用LS–3型直接蒸汽发电抛物面槽式集热器收集太阳能热量,提出几种不同的太阳能与燃煤机组集成发电方案。在对不同的集成系统进行热力性能建模并对其中的太阳能集热器场设计研究的基础上,利用热经济学结构理论进行不同系统的热经济学分析。结果表明,给出的所有集成方案中,取代1段抽汽方案可用的太阳能热量最大;在太阳能集热器场面积相同的情况下,取代1段抽汽方案的经济性能也最好,但仍低于单纯燃煤机组。如不考虑原小容量燃煤机组发电部分的投资成本,取代1段抽汽方案的单位热经济学成本为43.73×10-6元/kJ,小于单纯燃煤机组的69.50×10-6元/kJ,为太阳能辅助燃煤热发电(solar aided coal-fired electricity generation,SACEG) 系统的应用提供科学依据。     

太阳能辅助燃煤热发电系统的探讨

由于太阳能供给的间歇性,单独投资建造的太阳能热发电系统经常会出现设备成本高、利用率低、收益低等问题。因此,利用太阳能热发电系统与常规燃煤发电系统都有汽轮机部分这一特点,将槽式抛物太阳能集热器集成到常规燃煤发电系统中,寻求改造现有燃煤发电系统的新途径。以某300 MW机组为例,利用弗留格尔公式进行变工况计算,然后进行热经济性分析,为太阳能辅助燃煤热发电混合系统的建立提供理论参考。     

熔盐储热型塔式太阳能与燃煤机组耦合方式及热力性能分析

为提高塔式太阳能电站发电效率,同时降低火电机组煤耗,将配置熔盐储热装置的塔式太阳能光热系统耦合到常规燃煤机组中,并对耦合系统进行模拟仿真。研究表明:在锅炉75%THA工况基准下,太阳能光热系统可以承担5%～15%换热负荷,使燃煤机组在80%THA～90%THA负荷下运行,煤耗降低率由5.76%提高到15.54%;利用熔盐储热装置的耦合机组在85%THA负荷下,稳定运行时间可延长约33%,整个耦合系统能够消纳更多的太阳能。该结论对塔式太阳能补偿燃煤火电机组性能研究具有一定参考作用。     

塔式太阳能辅助燃煤发电系统设计与运行特性仿真研究

针对某350MW国产亚临界燃煤机组,设计了塔式太阳能辅助燃煤发电系统。塔式太阳能光热系统(太阳能锅炉)自高压加热器出口引出5%左右的给水将其加热至与燃煤锅炉相同的出口蒸汽参数后,与燃煤锅炉产生的蒸汽一同送入汽轮机做功。采用模块化建模方法,构建塔式太阳能辅助燃煤发电系统实时动态仿真模型,根据某地春分日的太阳能数据,模拟了该系统从第1天太阳能锅炉冷态启动开始的全天运行工况,以及太阳能锅炉在停炉后经过1夜的自然冷却在第2天早晨开始的热态启动工况。结果表明,在太阳能锅炉的启动初期会对燃煤机组的运行产生扰动,但在燃煤机组控制系统的自动调节下可以保证机组的稳定运行。为了保证太阳能辅助燃煤发电系统出口蒸汽参数与燃煤锅炉出口蒸汽参数匹配,太阳能的蒸汽流量随太阳能辐射强度变化,在正午达到最大值。太阳能锅炉热态启动时间与冷态启动相比大幅缩短,若能保证该系统连续运行,可为燃煤机组带来显著的经济效益。但由太阳能的间歇性决定的太阳能锅炉的频繁启停,会加剧太阳能锅炉金属材料的低周疲劳寿命损耗。     

促进风电消纳的太阳能-燃煤热电联产系统性能研究

冬季供暖期内,因热电冲突带来的供热机组调峰能力受限是中国"三北"地区出现大量弃风现象的主要原因.为促进新能源规模化消纳,以锡林浩特600 MW太阳能-燃煤热电联产系统为研究对象,建立了太阳能集热场、热电联产机组等关键设备数学模型,在实际气象条件及负荷需求下,研究太阳能-燃煤热电联产系统与100 MW风电场的多能协同运行...     

1 036 MW燃煤机组锅炉制粉系统煤种适应性研究

目前国内电煤价格节节攀高,燃煤发电厂为了降低成本,燃用偏离设计煤种的劣质煤,导致锅炉制粉系统出力受限,安全、经济性能降低。在试验的基础上分析了1 036 MW火电机组制粉系统对煤种的适应性,确定了磨煤机在燃用不同煤种时的最大出力,针对实际情况对磨煤机风煤比进行了调整,并提出应定期标定一次风量及在计算磨煤机最小运行风量时,要考虑燃煤水份、粘度等参数的建议。     

太阳能与燃煤耦合发电集成方式研究

太阳能和常规的燃煤电厂耦合,可以提高燃煤电厂的效率,减少化石燃料的使用,达到保护环境的效果;同时,可以弥补太阳能热发电的不足。通过对太阳能集热场替换回热抽汽的分析,得到其对原燃煤机组效率、汽耗率等的影响;并探讨了太阳能与燃煤耦合发电的不同集成方式对于燃煤机组的影响。研究结果表明：太阳能集热场与H1高压加热器并联为最佳方案,对原燃煤机组增益最大,效率由原来的42.90%提高为44.78%,提高了1.88%;标准煤耗率由原机组的0.286 7 t/h降低为0.274 6 t/h,降低了0.012 1 kg/k Wh。     

空冷凝汽器验收考核实验中的几个原则

对空冷凝汽器进行性能测试,以考核是否达到验收标准,对于我国火电站空冷岛的设计、生产和运行都具有重要意义。从空冷凝汽器传热模型出发,分析了VGB-R131Me验收考核实验导则中存在的缺陷。针对我国直接空冷机组运行中存在的诸如夏季满负荷高背压运行,冬季防冻等问题,指出了单纯增加空冷凝汽器传热面积以满足设计要求的不足,建议制定不同工况不同容量机组的考核传热系数值。空冷凝汽器验收考核应在设备供应商提供凝汽器传热性能,即传热关联式的基础上,由用户计算不同轴流风机转速,不同凝汽器饱和蒸汽凝结量和不同进口空气温度条件下的凝汽器传热系数并进行实验测试,只有当该传热系数大于考核传热系数之后,才能绘制凝汽器性能曲线以检验是否达到设计要求。     

太阳能辅助加热燃煤机组给水系统单耗分析

为提高燃煤火电机组热经济性,对抛物面槽式太阳能集热器与常规燃煤机组回热系统耦合机理进行了系统的集成与优化,运用单耗理论分析300 MW燃煤发电机组热力系统各设备的附加单耗在系统集成前后的变化情况,得出了不同太阳能辐射强度下热力系统各设备附加单耗的变化趋势。结果表明,各级高压加热器及除氧器附加单耗随太阳能辐射强度的增强而降低,凝汽器及中低压缸正好相反,高压缸基本不变,汽轮机组附加单耗总值随辐射强度的增强而增加。集成系统在设计太阳能辐射强度900 W/m2时,汽轮机组附加单耗总值增加0.26 g/(kW·h),机组节煤11.27 g/(kW·h)。     

太阳直射光谱辐射火用分析

利用Gueymard给出的太阳光谱数据和Candau提出的光谱辐射火用强度的定义计算地表直射太阳辐射的积分辐射火用流,分析地表直射太阳辐射的光谱辐射温度、光谱辐射火用和光谱能质因子随波长的分布,讨论大气条件如可凝结水量和空气质量对地表直射太阳积分辐射火用流的影响。结果表明,在近紫外线、可见光以及近红外区域,0.76~1.343 mm波长范围内的地表直射太阳光谱能质因子和积分辐射火用流的增量比在其他波长范围内的大。对于地表直射太阳辐射的多光谱利用,需要着重考虑近紫外线、可见光以及0.76~1.343 mm波长范围内的太阳辐射。地表直射太阳积分辐射火用流分别随着可凝结水量和空气质量的增加而减小。空气质量对地表直射太阳积分辐射火用流的影响较大。     

大型燃煤电站锅炉能效评价与节能分析

为了分析燃煤发电能量转化与传递过程中的能效情况,挖掘燃煤发电机组的节能减排潜力,利用热平衡和㶲平衡的对比分析,揭示燃煤发电过程热损失和㶲损失的内在联系,进而揭示燃煤发电过程节能潜力的分布情况。基于节能潜力分布情况,深入讨论采用空气分级提高热风温度、富氧燃烧、降低过量空气系数和提高主蒸汽/再热蒸汽参数等节能技术方案,以确定分别降低燃烧㶲损失、传热㶲损失以及其他主要㶲损失的效果。研究表明,提高热风温度、提高空气含氧量、提高主蒸汽/再热蒸汽温度、提高主蒸汽压力等方案,可分别降低燃煤发电机组供电煤耗6~9、6~10、11和5~12g/(kW·h),为燃煤发电节能减排技术的进一步发展指明方向。     

火电机组回热系统(火用)损分布的矩阵算法

根据火电机组回热系统火用损分布的通用矩阵方程,运用MathCAD软件计算了200MW和600MW机组两套典型回热系统的火用损,并与传统火用损计算方法的计算结果进行比较,详细介绍了该方程的应用方法和使用技巧。通过火用分析,找出了这两套回热系统的节能潜力所在,并用棒状图对4种火用分析指标进行比较,证明了火用损率和火用损系数更能表现回热系统的完善程度。