本文選題：光煤互補 + 塔式太陽能�。� 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)長的時期都難以改變,預(yù)計到2050年,全國發(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)能減排標準日益提高,火電行業(yè)的發(fā)電煤耗與污染物排放更是重中之重,對傳統(tǒng)燃煤機組深層次結(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,利用太陽能與燃煤互補從源側(cè)降低煤耗和污染物排放已經(jīng)成為一個新的技術(shù)熱點�，F(xiàn)有的光煤互補技術(shù)主要是指通過利用槽式太陽能的高溫導(dǎo)熱油替代燃煤機組高溫加熱器中的高品質(zhì)汽輪機抽汽,使更多的高品質(zhì)抽汽可用于汽輪機做功發(fā)電。槽式輔助燃煤技術(shù)耦合工質(zhì)溫度較低,因此太陽能利用效率也較低。與此相比,塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)具有高參數(shù)、高聚光和高效率的優(yōu)點,塔式太陽能-燃煤耦合發(fā)電技術(shù)潛力巨大。本文以塔式太陽能-燃煤雙熱源耦合發(fā)電機組為研究對象,分別針對雙熱源燃煤鍋爐模型、定日鏡場聚光模型、吸熱器熱損失模型、堆積床儲熱罐模型及鹽水換熱器模型等子系統(tǒng)展開研究,深入討論了燃煤熱源端耦合鍋爐方案設(shè)計及優(yōu)化和耦合鍋爐太陽能吸納極限、太陽能熱源端定日鏡場聚光效率改進算法與分布方式優(yōu)化以及整體系統(tǒng)端輻照強度、儲熱容積、耦合溫度等參量對機組太陽能年均發(fā)電效率和總節(jié)煤量的影響。以中國西北寧東660MW電站為原型,基于熱力學(xué)準則及傳熱學(xué)經(jīng)驗公式,成功構(gòu)建太陽能-燃煤雙熱源鍋爐熱力模型�；阱仩t內(nèi)部過熱器與水冷壁的運行參數(shù),提出兩類耦合方案。通過熱力分析發(fā)現(xiàn),直接在鍋爐中耦合太陽能熱源與燃煤熱源會破壞尾部煙道的熱力平衡,加劇屏式過熱器超溫現(xiàn)象,威脅鍋爐的安全運行�；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)過熱段與再熱段的熱負荷分布平衡,同時可緩解屏式過熱器與末級過熱器的超溫現(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)計工況下,兩類耦合方案的太陽能發(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雙源鍋爐運行特性,以鍋爐出口主蒸汽參數(shù)為標準,對耦合鍋爐太陽能吸納極限進行分析。其中,過熱蒸汽耦合方案的太陽能吸納極限為119MW,最大標準節(jié)煤率為23.78g/kWh,太陽能發(fā)電最大貢獻度為7.13%;過冷水耦合方案太陽能吸納極限為90MW,節(jié)煤潛力為17.89g/kWh,太陽能發(fā)電最大貢獻度為4.9%。根據(jù)吸納極限影響因素敏感度分析,增加屏式過熱器灰污系數(shù)或減小末級過熱器灰污系數(shù)均可增加太陽能吸納極限;對于過冷水方案,增加屏式過熱器出口汽溫也可增加太陽能吸納極限。通過討論蒙特卡洛射線追蹤方法與平板投影法的優(yōu)缺點,提出高預(yù)測精度、高計算精度與高計算速度的陰影和遮擋改進算法。該算法預(yù)測陰影現(xiàn)象準確率為90%~98%,預(yù)測遮擋現(xiàn)象準確率為80%~85%,同時該算法的計算速度還可隨優(yōu)化進程不斷提高�；诟倪M后陰影和遮擋計算模型,提出塔式太陽能聚光場效率整體計算模型,并利用PS10鏡場數(shù)據(jù)進行有效驗證。基于鏡場分布最優(yōu)解的搜索問題,提出組合式優(yōu)化算法,以此分別分析了不同鏡場分布型式對北部鏡場和周向鏡場聚光效率的影響。對于北部鏡場,仿生螺旋分布效果最佳;對于周向鏡場,徑向階梯鏡場整體占優(yōu),但最外圍混合仿生螺旋分布后聚光效率表現(xiàn)更佳。通過編譯邏輯算法程序組合塔式聚光集熱系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、鹽水換熱系統(tǒng)與雙源鍋爐等分系統(tǒng),實現(xiàn)660MW雙源耦合發(fā)電機組年仿真運行。仿真結(jié)果顯示太陽輻照強度與輻照質(zhì)量分別主要影響年省煤量與太陽能發(fā)電效率。若太陽輻照強度充足,當(dāng)太陽倍數(shù)為1.33時,增加1小時額定功率儲熱容積約可提高耦合系統(tǒng)太陽能年均發(fā)電效率0.4~0.8%。儲熱罐超低流量運行時,根據(jù)傳熱特性分析,堆積床斜溫層厚度增加,儲熱罐釋熱效率降低。對于不同儲熱容積和DNI分布,過熱蒸汽方案太陽能年均發(fā)電效率變化范圍為16%~20%,而過冷水方案太陽能年均發(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9千噸,最高可達1.4萬噸。對比兩類方案發(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM61

【參考文獻】

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本文編號：1774878