發(fā)布時(shí)間：2018-04-19 21:51

  本文選題：光煤互補(bǔ) + 塔式太陽(yáng)能�。� 參考：《華北電力大學(xué)(北京)》2017年博士論文

【摘要】：受資源及技術(shù)方面的制約,電力行業(yè)以燃煤發(fā)電為主的狀況在以后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期都難以改變,預(yù)計(jì)到2050年,全國(guó)發(fā)電所需一次能源至少仍有60%為火力發(fā)電。而當(dāng)今環(huán)境局勢(shì)日趨緊張,霧霾、煤雨等極端氣候?qū)映霾桓F,各行業(yè)節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)日益提高,火電行業(yè)的發(fā)電煤耗與污染物排放更是重中之重,對(duì)傳統(tǒng)燃煤機(jī)組深層次結(jié)構(gòu)重整和精尖技術(shù)優(yōu)化的需求已經(jīng)亟不可待。在各類減排技術(shù)中,利用太陽(yáng)能與燃煤互補(bǔ)從源側(cè)降低煤耗和污染物排放已經(jīng)成為一個(gè)新的技術(shù)熱點(diǎn)�，F(xiàn)有的光煤互補(bǔ)技術(shù)主要是指通過(guò)利用槽式太陽(yáng)能的高溫導(dǎo)熱油替代燃煤機(jī)組高溫加熱器中的高品質(zhì)汽輪機(jī)抽汽,使更多的高品質(zhì)抽汽可用于汽輪機(jī)做功發(fā)電。槽式輔助燃煤技術(shù)耦合工質(zhì)溫度較低,因此太陽(yáng)能利用效率也較低。與此相比,塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)具有高參數(shù)、高聚光和高效率的優(yōu)點(diǎn),塔式太陽(yáng)能-燃煤耦合發(fā)電技術(shù)潛力巨大。本文以塔式太陽(yáng)能-燃煤雙熱源耦合發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象,分別針對(duì)雙熱源燃煤鍋爐模型、定日鏡場(chǎng)聚光模型、吸熱器熱損失模型、堆積床儲(chǔ)熱罐模型及鹽水換熱器模型等子系統(tǒng)展開(kāi)研究,深入討論了燃煤熱源端耦合鍋爐方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化和耦合鍋爐太陽(yáng)能吸納極限、太陽(yáng)能熱源端定日鏡場(chǎng)聚光效率改進(jìn)算法與分布方式優(yōu)化以及整體系統(tǒng)端輻照強(qiáng)度、儲(chǔ)熱容積、耦合溫度等參量對(duì)機(jī)組太陽(yáng)能年均發(fā)電效率和總節(jié)煤量的影響。以中國(guó)西北寧東660MW電站為原型,基于熱力學(xué)準(zhǔn)則及傳熱學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式,成功構(gòu)建太陽(yáng)能-燃煤雙熱源鍋爐熱力模型�；阱仩t內(nèi)部過(guò)熱器與水冷壁的運(yùn)行參數(shù),提出兩類耦合方案。通過(guò)熱力分析發(fā)現(xiàn),直接在鍋爐中耦合太陽(yáng)能熱源與燃煤熱源會(huì)破壞尾部煙道的熱力平衡,加劇屏式過(guò)熱器超溫現(xiàn)象,威脅鍋爐的安全運(yùn)行�；谥苯与p源耦合的安全危害,提出在爐膛出口處增設(shè)旁路煙道可重新恢復(fù)過(guò)熱段與再熱段的熱負(fù)荷分布平衡,同時(shí)可緩解屏式過(guò)熱器與末級(jí)過(guò)熱器的超溫現(xiàn)象并提高耦合鍋爐熱效率。以PS10塔式電站聚光集熱系統(tǒng)為參考,在設(shè)計(jì)工況下,兩類耦合方案的太陽(yáng)能發(fā)電效率分別比PS10電站高6.1%和2.44%;以Solar Two電站為例,過(guò)熱蒸汽方案的熱電轉(zhuǎn)換效率比Solar Two電站高5.25%。根據(jù)660MW雙源鍋爐運(yùn)行特性,以鍋爐出口主蒸汽參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)耦合鍋爐太陽(yáng)能吸納極限進(jìn)行分析。其中,過(guò)熱蒸汽耦合方案的太陽(yáng)能吸納極限為119MW,最大標(biāo)準(zhǔn)節(jié)煤率為23.78g/kWh,太陽(yáng)能發(fā)電最大貢獻(xiàn)度為7.13%;過(guò)冷水耦合方案太陽(yáng)能吸納極限為90MW,節(jié)煤潛力為17.89g/kWh,太陽(yáng)能發(fā)電最大貢獻(xiàn)度為4.9%。根據(jù)吸納極限影響因素敏感度分析,增加屏式過(guò)熱器灰污系數(shù)或減小末級(jí)過(guò)熱器灰污系數(shù)均可增加太陽(yáng)能吸納極限;對(duì)于過(guò)冷水方案,增加屏式過(guò)熱器出口汽溫也可增加太陽(yáng)能吸納極限。通過(guò)討論蒙特卡洛射線追蹤方法與平板投影法的優(yōu)缺點(diǎn),提出高預(yù)測(cè)精度、高計(jì)算精度與高計(jì)算速度的陰影和遮擋改進(jìn)算法。該算法預(yù)測(cè)陰影現(xiàn)象準(zhǔn)確率為90%~98%,預(yù)測(cè)遮擋現(xiàn)象準(zhǔn)確率為80%~85%,同時(shí)該算法的計(jì)算速度還可隨優(yōu)化進(jìn)程不斷提高�；诟倪M(jìn)后陰影和遮擋計(jì)算模型,提出塔式太陽(yáng)能聚光場(chǎng)效率整體計(jì)算模型,并利用PS10鏡場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效驗(yàn)證�；阽R場(chǎng)分布最優(yōu)解的搜索問(wèn)題,提出組合式優(yōu)化算法,以此分別分析了不同鏡場(chǎng)分布型式對(duì)北部鏡場(chǎng)和周向鏡場(chǎng)聚光效率的影響。對(duì)于北部鏡場(chǎng),仿生螺旋分布效果最佳;對(duì)于周向鏡場(chǎng),徑向階梯鏡場(chǎng)整體占優(yōu),但最外圍混合仿生螺旋分布后聚光效率表現(xiàn)更佳。通過(guò)編譯邏輯算法程序組合塔式聚光集熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、鹽水換熱系統(tǒng)與雙源鍋爐等分系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)660MW雙源耦合發(fā)電機(jī)組年仿真運(yùn)行。仿真結(jié)果顯示太陽(yáng)輻照強(qiáng)度與輻照質(zhì)量分別主要影響年省煤量與太陽(yáng)能發(fā)電效率。若太陽(yáng)輻照強(qiáng)度充足,當(dāng)太陽(yáng)倍數(shù)為1.33時(shí),增加1小時(shí)額定功率儲(chǔ)熱容積約可提高耦合系統(tǒng)太陽(yáng)能年均發(fā)電效率0.4~0.8%。儲(chǔ)熱罐超低流量運(yùn)行時(shí),根據(jù)傳熱特性分析,堆積床斜溫層厚度增加,儲(chǔ)熱罐釋熱效率降低。對(duì)于不同儲(chǔ)熱容積和DNI分布,過(guò)熱蒸汽方案太陽(yáng)能年均發(fā)電效率變化范圍為16%~20%,而過(guò)冷水方案太陽(yáng)能年均發(fā)電效率較低,約為14.7%~17.6%。兩類方案的年省煤總量均超過(guò)9千噸,最高可達(dá)1.4萬(wàn)噸。對(duì)比兩類方案發(fā)現(xiàn),耦合溫度平均溫度降低,塔式聚光集熱效率增加,但儲(chǔ)熱罐釋熱效率不發(fā)生明顯變化。
[Abstract]:This paper studies the energy saving and emission reduction standard of the coal - fired boiler by using trough solar energy heat transfer oil instead of high - quality steam turbine in high - temperature heater of coal - fired unit . Based on the analysis of the sensitivity of the influence factors of the absorption limit , the solar energy absorption limit can be increased by increasing the grey pollution coefficient of the screen superheater or reducing the ash pollution coefficient of the final superheater .

【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1774878