循环流化床 锅炉仿真机模型研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第42卷第5期化工技术与开发Vo1．42No．52013年5月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryMav．2013循环流化床锅炉仿真机模型研究严方(广西电力职业技术学院，广西南宁530004)摘要：针对小型流化床机组的运行培训的需求，开发了热电联130T7~高压循环流化床机组的仿真机。仿真机组研制采用了激励式的DCS仿真技术以及基于流体网络计算的流化床锅炉网格算法，提高了仿真的精度以及真实度。该仿真机已经应用于某集团

2、热电厂的机组投运前培训项目，关键词：DCS仿真；网格算法；流化床锅炉中图分类号：TK2文献标识码：A文章编号：1671．9905(2013)05-0048-04自20世纪9O年代以来，火力发电机组朝着大多种图形拓扑识别能力。在循环流化床锅炉建模方规模单元机组方向发展，大型火力机组的仿真系统面，采取了流体网络计算技术，简化了循环流化床的也得到蓬勃发展【1】，小机组设备老化，效率低下，逐网格计算算法，这样既吸纳了循环流化床网格计算算步被淘汰，由于工业的实际需求，一些热电联小机组法的高度逼近效果，保障

3、了仿真算法精度，又满足了一直在投运之中。近1O年来，化工、制糖、有色金属循环流化床锅炉系统仿真对算法的实时l生要求。冶炼等企业蓬勃发展，150t·}l-左右的热电联机组SIMSEVE目前支持国内外几种典型的DCS全范自动化程度有着明显的进步，尤其是新建机组，基本围仿真口】，系统可提供与对象DCS基本相同的操作上都配套了DCS系统。历史发展水平以及企业整体员站软件。SIMSEVER的功能包括实时数据发布、实经济效益等综合因素的影响下，小型热电联机组的时数据以及历史数据的管理、实时数据以及历史数运行

4、和维护人员的整体水平不高，尤其是DCS系统据分析、教练员终端功能、二次建模、OPC通讯、分布的应用水平对于大机组型偏低。基于此原因，我们式单元管理以及网络通讯等功能。功能架构见图1。以某集团热电厂130t·h循环流化床锅炉为原型研发了仿真机。该机组仿真平台采用了南宁方拓控制技术有限公司的SIMSEVER，DCS仿真采用激励式的虚拟DPU技术。相对传统的流化床锅炉集总参数法的仿真机数学模型，我们采用了流化床锅炉设计计算专用的网格算法，并用流体网络方程进行了简化计算。从实际仿真效果来看，仿真机整体运

5、行良好，典型工况与现场基本保持一致，受到了用户的好评。1仿真平台介绍SIMSEVER全面依循微软DCOM、OPC、．Net等技图1仿真弓l擎SlMSEVER的功能架构FiglFunctionalArchitectureofTheSimulationEngineSIM—术标准，采用图形拓扑技术全面实现了工艺有向图、SEVER热力流体网络、控制系统SAMA图、电网络等模型的图形化建模，仿真引擎具有分布式数据处理能力以及基金项目：新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目”(2010JGZ082)，广西高

6、等学校“特色专业及课程一体化建设项目’，(GXTSZY123)，“中央财政支持高等职业学校专业建设发展资助项目”作者简介：严方(1977一)，男，副教授，博士研究生，主要研究方向为复杂系统数学建模技术、工业炉节能减排装置设计、工控系统设计与调试收稿日期：2013．02．25学兔兔www.xuetutu.com第5期严方：循环流化床锅炉仿真机模型研究492仿真机核心算法的实现表示，表示网格f中体积，表示k型焦炭颗粒直径，则网格型焦炭颗粒的数目为：2．1流化床锅炉系统网格算法建模(1--e'i,k)

7、P~i,kVi(：——所谓网格就是沿着炉内气固混合物的主要流动，炉2)2’方向，把炉膛划分成几个气固特性接近、主要参数的此处，P为体积比经验系数，需要在参数匹配物理以及化学特性接近的、方便计算的网格。每个时进行调整。网格均遵循如下几个公用的质能守恒方程以及能量2．3流化床锅炉网格内传热模型传递方程，其数学模型包括：(1)网格内焦炭与氧的流化床锅炉受热面的辐射换热几乎全部发生在动态质量平衡方程；(2)网格内石灰石与二氧化硫的近壁区内，其余区域内由于流化床的气固两相流状动态质量平衡方程；(3)网格内

8、挥发分以及不可燃气态可以忽略不计，因此辐射换热面积即可近似为受体的质量平衡方程；(4)网格内各物质的动态能量平热面的外表全面积，同时由于对流是发生在烟气侧衡方程；(5)网格内风煤以及床料的混合燃烧模型；的全面积上，故循环流化床锅炉受热面的传热面积f6】6网格内的锅炉主要受热面的传热模型以及质能是受热曲面全面积。损耗模型。循环流化床锅炉传热模型与受热面大小形状、很显然，整个网格锅炉计算的实质是建立在物料受热面材料传热系数、受热面材料的结垢积灰等状平衡和能量平衡基础上的锅炉燃烧以及传热计算。况、受热