本文選題：二次再熱　切入點：回熱系統　出處：《華北電力大學(北京)》2017年博士論文

【摘要】：隨著全球化石燃料日漸緊缺,如何進一步提高燃煤電站效率,成為全社會越來越關注且亟待解決的問題。與一次再熱超超臨界機組相比,二次再熱超超臨界機組節(jié)能環(huán)保效益顯著,采用二次再熱技術的高參數超超臨界燃煤發(fā)電機組必將越來越受到重視。因此,本論文以大型二次再熱燃煤發(fā)電機組為研究對象,針對其熱力系統優(yōu)化和能量梯級利用問題開展研究。首先,沿用一次再熱機組的回熱系統結構,提出一種八級回熱二次再熱機組。基于熱平衡和?平衡分析,對八級回熱系統進行優(yōu)化提出十級回熱二次再熱機組。其次,分別針對八級回熱二次再熱機組和十級回熱二次再熱機組,對其再熱蒸汽壓力進行分析優(yōu)化,并通過?平衡分析揭示再熱蒸汽壓力優(yōu)化使得熱效率提升的原因。在此基礎上,針對十級回熱二次再熱機組,基于“能量對口、梯級利用”的原理,分析回熱系統蒸汽能級品位,提出兩種回熱蒸汽能量梯級利用系統,即外置式蒸汽冷卻器系統和回熱式汽輪機系統。最后,針對塔式鍋爐和二次再熱機組的特點,提出一種新型沉降式塔式鍋爐二次再熱機組,能有效的縮短主蒸汽和再熱蒸汽管道長度,提高二次再熱機組的熱力性能和經濟收益。具體而言:基于熱力學第一定律和熱力學第二定律,建立燃煤發(fā)電機組熱力系統熱平衡和?平衡計算模型,為二次再熱機組回熱系統結構優(yōu)化和再熱蒸汽參數分析提供理論依據。沿用一次再熱回熱系統結構提出八級回熱二次再熱機組,熱力性能分析結果表明八級回熱二次再熱機組的熱耗率比一次再熱機組降低297.4k J/k Wh;發(fā)電效率提高1.72個百分點。對一次再熱機組和八級回熱二次再熱機組進行?分析比較,結果表明八級回熱二次再熱機組回熱系統的?損較高,為了降低回熱系統的?損,提出增加兩級回熱的十級回熱二次再熱機組,與八級回熱二次再熱機組相比,十級回熱二次再熱機組熱耗率降低54.5k J/k Wh,發(fā)電效率增加了0.33個百分點,同時回熱系統?損降低。與一次再熱機組相比,二次再熱機組增加一級中間再熱,再熱蒸汽壓力的選擇對二次再熱機組的熱力性能具有重要意義。分別針對八級回熱二次再熱機組和十級回熱二次再熱機組,對再熱蒸汽壓比進行分析優(yōu)化,當一次再熱蒸汽壓力與主蒸汽壓力的比值為0.4,二次再熱蒸汽壓力與一次再熱蒸汽壓力的比值為0.3時,八級回熱二次再熱機組的發(fā)電效率最高。然而,對于十級回熱二次再熱機組,當一次再熱蒸汽壓力與主蒸汽壓力的比值為0.5,二次再熱蒸汽壓力與一次再熱蒸汽壓力的比值為0.3時,機組發(fā)電效率最高。二次再熱超超臨界機組再熱后蒸汽溫度較高,過熱度可達200℃以上,因此,回熱系統蒸汽能級品位較高,在回熱加熱器中直接與能級品位較低的給水或凝結水換熱,能量利用水平較低。基于能量梯級利用原理,提出增加外置式蒸汽冷卻器和回熱式汽輪機附加循環(huán)的超超臨界二次再熱機組熱力系統集成方法,實現回熱系統高品位蒸汽的能量梯級利用。在此基礎上,對一次再熱機組回熱系統蒸汽能量梯級利用展開了進一步討論,研究表明較高負荷條件下運行時,回熱式汽輪機系統的節(jié)能效果優(yōu)于外置式蒸汽冷卻器系統。低負荷條件下外置式蒸汽冷卻器系統的節(jié)能效果有所提高,回熱式汽輪機系統的節(jié)能效果下降。針對二次再熱機組塔式鍋爐的特點,提出了一種新型沉降式塔式鍋爐二次再熱機組,使得二次再熱機組的鍋爐和汽輪機實現結構的匹配,大幅降低了塔式鍋爐地表以上的高度、減少了在地面上用于支撐懸吊的鋼架結構高度,節(jié)約鋼材,同時縮短了主蒸汽和再熱蒸汽管道長度,能夠有效降低主蒸汽和再熱蒸汽管道壓力損失和投資,提升二次再熱機組的熱力性能和經濟性。與傳統塔式鍋爐二次再熱機組相比,沉降式塔式鍋爐二次再熱機組中主蒸汽管道壓損降低3.7bar,一次再熱蒸汽管道壓損降低0.3bar,二次再熱蒸汽管道壓損降低0.6bar。由此帶來二次再熱機組的發(fā)電熱耗降低36.0 k J/k Wh,發(fā)電效率提高0.22個百分點。綜合考慮投資成本降低和熱力性能提高兩方面因素,沉降式塔式鍋爐二次再熱機組的單位發(fā)電成本由49.96$/MWh降低至49.30$/MWh。
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【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM621.3

【參考文獻】

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1 吳婧Z，

本文編號：1667128