【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展,人們的環(huán)保意識和能源危機(jī)意識逐漸增強(qiáng),推動了綠色環(huán)�？沙掷m(xù)能源利用技術(shù)的開發(fā),以太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為代表的新能源發(fā)電技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在山西和內(nèi)蒙古等煤炭資源豐富而水資源相對貧乏的地區(qū),建設(shè)了大批風(fēng)能、太陽能發(fā)電機(jī)組和以燃燒低熱值煤為主的循環(huán)流化床鍋爐(circulating fluidized bed,CFB)機(jī)組,使這些地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰和新能源發(fā)電消納問題非常突出,亟待解決。為了提高電網(wǎng)對新能源發(fā)電消納能力,需要加強(qiáng)電網(wǎng)中火電機(jī)組尤其是循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰能力。然而,循環(huán)流化床鍋爐固有的大熱慣性、大滯后性的特點(diǎn),使其負(fù)荷變化速率很慢。目前,大量CFB機(jī)組不能滿足電網(wǎng)自動發(fā)電控制(automatic generation control,AGC)的要求,并一直沒有找到切實(shí)有效的解決辦法。為了提高循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷變化速率,本文通過對比循環(huán)流化床鍋爐燃燒與煤粉鍋爐燃燒的差異,提出用CFB煤和煤粉(pulverized coal,PC)動態(tài)復(fù)合燃燒來提高循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷變化速率和調(diào)峰性能。在240 t/h循環(huán)流化床鍋爐上建設(shè)了CFB煤-PC煤動態(tài)復(fù)合燃燒試驗(yàn)臺,研究了CFB鍋爐動態(tài)復(fù)合燃燒方式下的負(fù)荷變化速率、爐膛溫度和氧量的變化規(guī)律、爐內(nèi)傳熱特性和污染物排放特性等。通過研究,得到如下結(jié)論:(1)CFB煤-PC煤動態(tài)復(fù)合燃燒時負(fù)荷變化速率的研究表明,給煤口給粉復(fù)合燃燒和二次風(fēng)口給粉復(fù)合燃燒,都能夠獲得比單一CFB煤熱量階躍更高的負(fù)荷變化速率,并且二次風(fēng)口給粉復(fù)合燃燒對負(fù)荷變化速率的提升效果更為顯著。(2)CFB煤-PC煤動態(tài)復(fù)合燃燒時燃用高熱值高揮發(fā)分煤粉能夠進(jìn)一步提高機(jī)組的負(fù)荷變化速率,并且給煤口復(fù)合燃燒時,負(fù)荷變化速率受煤粉煤質(zhì)的影響顯著,而二次風(fēng)口復(fù)合燃燒對煤粉的適應(yīng)性強(qiáng),獲得的負(fù)荷變化速率均比較高。CFB煤-PC煤動態(tài)復(fù)合燃燒時,提高煤粉比例,也可以進(jìn)一步提高鍋爐的負(fù)荷變化速率。(3)CFB煤-PC煤動態(tài)復(fù)合燃燒時,煤粉給入后,爐內(nèi)燃燒迅速增強(qiáng),爐膛溫度升高,換熱系數(shù)增加,傳熱溫差變大,從而使得鍋爐出力增加,負(fù)荷變化速率加快。(4)給煤口給粉復(fù)合燃燒時鍋爐燃燒效率比試驗(yàn)前穩(wěn)定運(yùn)行時下降,而二次風(fēng)口給粉復(fù)合燃燒時鍋爐燃燒效率比試驗(yàn)前穩(wěn)定運(yùn)行時提高。復(fù)合燃燒時鍋爐的燃燒效率隨著燃用煤粉熱值和揮發(fā)分的提高而提高。給煤口給粉復(fù)合燃燒在階躍過程中,鍋爐CO排放量比試驗(yàn)前穩(wěn)定運(yùn)行時增加,而二次風(fēng)口給粉復(fù)合燃燒時,鍋爐CO排放量比試驗(yàn)前穩(wěn)定運(yùn)行時下降。(5)在煙氣污染物排放方面,單一CFB煤熱量階躍和復(fù)合燃燒模式下,鍋爐NO_X排放量均比試驗(yàn)前穩(wěn)定運(yùn)行時增加。并且,相同條件下,復(fù)合燃燒時NO_X的增加量要高于單一CFB煤熱量階躍時的增加量,二次風(fēng)口給粉復(fù)合燃燒時NO_X的增加量要略高于給煤口給粉復(fù)合燃燒時的增加量,不過增加幅度很小。同時,復(fù)合燃燒時,NO_X排放量隨著燃用煤粉揮發(fā)分和煤粉比例的升高而升高。在爐內(nèi)石灰石添加量相同的情況下,動態(tài)復(fù)合燃燒時,鍋爐SO_2的排放量比單一CFB煤熱量階躍時大。不過由于鍋爐運(yùn)行床溫仍在最佳脫硫溫度范圍之內(nèi),SO_2的排放量能夠通過爐內(nèi)脫硫降低。在實(shí)驗(yàn)室建立了流化床復(fù)合燃燒實(shí)驗(yàn)臺,對CFB煤-PC煤動態(tài)復(fù)合燃燒時鍋爐穩(wěn)燃性能和壓火啟動性能進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明:(1)下二次風(fēng)口給入高熱值高揮發(fā)分煤粉復(fù)合燃燒,能夠顯著提升鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃性能,使鍋爐能夠在更低的床溫下穩(wěn)定燃燒。(2)下二次風(fēng)口給入高熱值高揮發(fā)分煤粉復(fù)合燃燒,能夠使鍋爐壓火后在更低的床溫下不投油啟動,延長鍋爐的壓火時長,為CFB機(jī)組實(shí)現(xiàn)壓火深度調(diào)峰提供了技術(shù)保障。研究表明,本論文提出的循環(huán)流化床機(jī)組CFB煤-PC煤動態(tài)復(fù)合燃燒的負(fù)荷調(diào)節(jié)增速方法,可以減輕CFB鍋爐大熱慣性的影響,顯著提高機(jī)組的負(fù)荷變化速率,增強(qiáng)CFB鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃性能,延長CFB鍋爐的壓火時長,是一種可行的電網(wǎng)深度調(diào)峰技術(shù)。
【圖文】：

圖 1-1 2015－2017 年中國全口徑發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量及其變化allation capacity of total power generation units and their change 2015 to 2017可以看出，從 2015 年到 2017 年中國全口徑發(fā)電設(shè)備

2016 年和 2017 年中國不同類型并網(wǎng)機(jī)組裝機(jī)容量所占百分比及rcentage of different types of grid-connected units installation capacityrates in China in 2016 and 2017可以看出，目前在全部發(fā)電機(jī)組中，火電機(jī)組裝機(jī)容量仍有所下降，從 2016 年的 64.0%下降到 2017 年的 62.2%。機(jī)組也和火電類似，裝機(jī)容量占比從 2016 年的 20.2%下并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和并網(wǎng)太陽能發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量和占發(fā)電機(jī)組占比從 2016 年的 9.0%提高到 2017 年的 9.2%，量占比從 2016 年的 4.7%增加到 2017 年的 7.3%。核電機(jī) 2017 年持平，均為 2.0%。在增長率上，并網(wǎng)太陽能發(fā)電大，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組次之，水電機(jī)組最小。2017 年太陽能發(fā)大，，為 68.7%，并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量較上一年增幅為 10.5%年增幅最小，為 2.7%。太陽能和風(fēng)力等并網(wǎng)新能源發(fā)電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM621

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉吉臻;曾德良;田亮;高明明;王瑋;牛玉廣;房方;;新能源電力消納與燃煤電廠彈性運(yùn)行控制策略[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年21期

2 顧澤鵬;康重慶;陳新宇;白建華;程路;;考慮熱網(wǎng)約束的電熱能源集成系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化及其風(fēng)電消納效益分析[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年14期

3 佘慎思;李征;蔡旭;楊文斌;曾旭;;用于平抑出力波動的風(fēng)電場自動發(fā)電控制序列規(guī)劃[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年10期

4 王曉海;喬穎;魯宗相;丁立;邵廣惠;徐興偉;侯凱元;;供暖季風(fēng)電電量消納能力的評估新方法[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年09期

5 鐘海旺;夏清;張健;張國強(qiáng);;激勵風(fēng)電場提升功率預(yù)測精度的機(jī)制設(shè)計(jì)[J];電力系統(tǒng)自動化;2015年05期

6 戚永志;劉玉田;;基于競爭博弈的風(fēng)電爬坡協(xié)同控制策略[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年25期

7 雷霖;焦慶豐;張棟梁;;煤質(zhì)對超臨界600MW機(jī)組調(diào)峰特性影響的試驗(yàn)研究[J];熱力發(fā)電;2013年08期

8 劉吉臻;;大規(guī)模新能源電力安全高效利用基礎(chǔ)問題[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年16期

9 田云飛;張立濤;徐昊亮;;大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響及應(yīng)對措施[J];電氣自動化;2013年03期

10 沈偉;吳文傳;張伯明;鄭太一;孫宏斌;;消納大規(guī)模風(fēng)電的在線滾動調(diào)度策略與模型[J];電力系統(tǒng)自動化;2011年22期

本文編號：2679163