燃煤发电机组热力系统机理模型及非设计工况运行特性研究

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1、分类号学校代码密级博士学位论文燃煤发电机组热力系统机理模型及非设计工况运行特性研究学位申请人：王际洲学科专业：热能工程指导教师：张燕平副教授答辩日期：年月日ADissertationSubmitedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchesonThermalSystemMechanismModellingandOff-DesignOperatingPerformanceofaCoal-FiredGenerationUnitsPh

2、.D.Candidate:JizhouWangMajor:ThermalEngineeringSupervisor:ProfessorShuhongHuangAssociateProfessorYanpingZhangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.China25thMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研宄做出贡

3、献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年厂月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密学位论文作者签名：指导教师签名；厂年厂月秒日年月矸日华中科技大学博士学位论文摘要我国能源消费结构决定了在未来相当长的时间

4、内燃煤发电机组仍将作为电力供应的主要构成。本文以燃煤发电机组节能优化运行为目标，针对燃煤发电机组热力系统机理模型和非设计工况运行特性进行研宄，在热力系统机理建模、非设计工况运行特性规律和节能优化技术应用等领域取得了有特色的进展。本文的研究工作从理论、工具、对象特性和应用四个层面展幵。理论提出了锅炉换热面准二维建模方法。针对传统集总参数“零维模型”无法分析设备内部参数分布的问题，建立锅炉换热面分层离散准二维集总参数模型，将锅内和炉内离散为多个相互耦合的层，求解锅炉换热面内部的参数分布。针对锅炉辐射换热面和对流换热面的差异，分别建立炉膛水冷壁和省煤器准二维模型，所建立准二

5、维模型的模拟结果与实际运行数据的吻合很好，最大相对误差为°。，获得了锅炉内部参数沿烟气流向和工质流向的分布特性，并进一步研宄了积灰、漏风等故障工况以及不同燃烧器投运工况的参数分布。提出了基于通流面积特征函数的汽轮机压力级变工况计算方法。针对弗留格尔公式无法进行“己知流量求压力”的汽轮机变工况计算问题，提出和建立了基丁通流面积特征函数的汽轮机压力级变工况模型，深入分析汽轮机级内流动的物理关系，得到汽轮机级组压比与之间的单调函数，由于该函数只与该级组所包含的通流面积和进入级组蒸汽的绝热系数相关，本文命名为通流面积特征函数。釆用汽轮机实际运行数据得到的汽轮机变工况计算结果表

6、明，该方法应用于“己知流量求压力”的汽轮机变工况计算时，最大误差为，精度较弗留格尔公式有显著提高。华中科技大学博士学位论文上述研宄解决了燃煤发电热力系统建模中最主要热力设备锅炉和汽轮机的相关关键问题，为研究热力系统非设计工况的运行特性奠定了基础。工具建立了燃煤发电机组热力系统机理模型。借鉴航空发动机建模思想，由对象机理出发，根据物质、能量平衡定律，按照设备、子系统、全系统的顺序，将各设备的精细仿真模块耦合连接，建立燃煤发电机组热力系统机理模型，直观反应燃煤发电机组的运行特性，精确模拟热力系统各设备运行参数，本文命名为燃煤发电机组热力系统机理模型。模型实现了针对复杂燃煤

7、发电机组热力系统的非设计工况的仿真，为燃煤发电机组的运行特性以及变拓扑结构热力系统的探索性研宄提供支持平台。采用某超临界机组实际数据验证了模型的计算精度，结果表明本文所建立的模型具有较高的模拟精度，用于验证计算的总计个数据点中，误差小于的占所有数据的误差小于的占所有数据的。对象特性以模型为工具，针对燃煤发电机组非设计工况运行特性，研宄了主要参数改变的运行特性，得到了锅炉侧给煤量、过量空气系数、燃烧器倾角、过热减温水流量、再热蒸汽压力、给水压力、给水温度、再热蒸汽温度、再热蒸汽流量、一次风温、二次风温、环境温度，以及汽机侧的主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热