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超临界直流锅炉蒸发过程的模型与仿真

清华大学学报（自然科学版） 2002年第8期42卷 1117-1120页

作者：李运泽杨献勇张勇罗锐清华大学热能工程系北京100084

为了统一并简化超临界及亚临界压力下直流锅炉蒸发过程的数学模型和动态特性计算 ,提出整体线性化二次建模方法。该方法中 ,根据最新的水和水蒸汽计算公式(IAPWS- 97) ,将蒸发受热面统一划分为过冷水段 ,过渡段和过热蒸汽段。所建的三... 详细信息

为了统一并简化超临界及亚临界压力下直流锅炉蒸发过程的数学模型和动态特性计算 ,提出整体线性化二次建模方法。该方法中 ,根据最新的水和水蒸汽计算公式(IAPWS- 97) ,将蒸发受热面统一划分为过冷水段 ,过渡段和过热蒸汽段。所建的三段模型不但成功地避免了超临界工况与亚临界工况间的模型切换 ,而且消除了由区段划分欠妥所引起模型刚性无限加剧问题 ;相应的整体线性化二次建模方法也具有形式简洁、编程容易、通用性强的优点。通过模拟一个 6 0 0 MW超临界直流锅炉验证了新方法的准确性。

关键词：超临界直流锅炉蒸发过程通用数学模型

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超临界直流锅炉蒸发受热面静态数学模型

中国电机工程学报 2009年第20期29卷 12-17页

作者：刘福国董信光侯凡军姬中国山东电力研究院山东省济南市250002 国电山东费县发电厂山东省临沂市273425

基于超临界直流锅炉的运行数据,建立了炉膛蒸发受热面的静态数学模型,所给出的动量、能量微分方程和完整的IAPWS-IF97物性工业方程相耦合,并给出物性代数方程、动量和能量微分方程组成的混合方程组的求解方法,得到工质参数沿受热面流程... 详细信息

基于超临界直流锅炉的运行数据,建立了炉膛蒸发受热面的静态数学模型,所给出的动量、能量微分方程和完整的IAPWS-IF97物性工业方程相耦合,并给出物性代数方程、动量和能量微分方程组成的混合方程组的求解方法,得到工质参数沿受热面流程的数值解。模型预测结果和试验数据吻合良好。该模型能够根据蒸发受热面的运行环境预测工作状态,确定工质分相点位置,可用于受热面的运行监测和诊断,指导超临界直流锅炉燃烧和汽温控制。

关键词：超临界直流锅炉蒸发受热面模型状态监测阻力特性微分代数混合方程

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超临界直流锅炉水冷壁压降及出口汽温计算

西安交通大学学报 2011年第1期45卷 38-42页

作者：卢欢杨冬周旭徐良洪边宝邵国桢西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 上海锅炉厂有限公司上海200245

针对超临界直流锅炉水冷壁结构特点及炉内热负荷分布特点,将水冷壁划分为由流量回路、压力节点和连接管组成的流动网络系统.根据质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了超临界直流锅炉水冷壁压降和出口汽温的数学计算模型.在此基础上... 详细信息

针对超临界直流锅炉水冷壁结构特点及炉内热负荷分布特点,将水冷壁划分为由流量回路、压力节点和连接管组成的流动网络系统.根据质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了超临界直流锅炉水冷壁压降和出口汽温的数学计算模型.在此基础上,对利港发电厂600MW超临界螺旋管圈直流锅炉在不同负荷时上升系统总压降及上、下炉膛水冷壁出口汽温进行了计算,并与实炉数据进行了比较,表明100%负荷(锅炉最大连续蒸发量)、75%负荷及50%负荷时,上、下炉膛水冷壁出口汽温误差均不超过2%;75%负荷时上升系统总压降相差0.058MPa,误差为2.87%.由此表明所建立的600MW超临界螺旋管圈直流锅炉水动力计算模型和所开发的程序是正确可靠的,完全可用于实际工程计算,为超临界锅炉设计提供了参考.

关键词：超临界直流锅炉螺旋管圈压降出口汽温

超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁流量分配及壁温计算

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动力工程 2009年第4期29卷 342-347页

作者：张魏静杨冬黄莺张彦军华洪渊西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 哈尔滨锅炉厂有限责任公司哈尔滨150046

根据回路和节点所遵守的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了计算螺旋管圈水冷壁流量和壁温的数学模型.在此基础上,对1台350 MW超临界燃煤锅炉在不同负荷下的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在锅炉最大连续蒸发量(BM... 详细信息

根据回路和节点所遵守的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了计算螺旋管圈水冷壁流量和壁温的数学模型.在此基础上,对1台350 MW超临界燃煤锅炉在不同负荷下的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)、75%BMCR及30%BMCR负荷下,螺旋管圈水冷壁的流量偏差不超过±6%,工质出口温差不超过10 K,流量偏差和热偏差均较小;各负荷下管壁温度均处于管子的许用温度范围之内,锅炉运行安全可靠.

关键词：超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁流量分配壁温

超临界直流锅炉煤水比控制系统机理建模及定量反馈控制

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动力工程学报 2013年第12期33卷 947-954页

作者：谷俊杰曹晓威王丕洲曹晓光华北电力大学能源动力与机械工程学院保定071003 石家庄锦博能源投资管理有限公司石家庄050022

针对超临界直流锅炉在变负荷运行过程中被控对象参数不断发生变化的特点,将超临界直流锅炉看做具有不确定性的非线性系统,并根据部分分散控制方法对某600MW超临界机组简化模型进行了分析,充分论证了燃料量对中间点温度的动态特性单独建... 详细信息

针对超临界直流锅炉在变负荷运行过程中被控对象参数不断发生变化的特点,将超临界直流锅炉看做具有不确定性的非线性系统,并根据部分分散控制方法对某600MW超临界机组简化模型进行了分析,充分论证了燃料量对中间点温度的动态特性单独建模的合理性.以超临界直流锅炉燃料量变化对水冷壁出口温度的影响为研究对象,进行动态机理分析并建立动态模型,通过计算在3个典型工况点处的传递函数,确定其不确定性模型的参数变化范围.将定量反馈理论应用到煤水比控制中,结合给定的设计性能指标计算出煤水比控制系统的反馈控制器和前置滤波器的参数.结果表明:锅炉中间点温度在不同负荷下都能较快地高精度跟踪给定信号,有较强的鲁棒性,控制性能良好且易于实现.

关键词：超临界直流锅炉煤水比变负荷运行定量反馈理论鲁棒性

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超临界直流锅炉蓄热的分析与计算

动力工程学报 2013年第4期33卷 250-255页

作者：秦志明刘吉臻张栾英谷俊杰华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室保定071003

根据水和水蒸气的热力性质,将超临界直流锅炉蒸发受热面分为过冷水段、过渡段和过热段,通过机理分析和模型简化,采用集总参数法建立蒸发受热面、分离器和过热器的模型,利用锅炉结构设计数据计算不同负荷下锅炉的蓄热系数,并对某1 000MW... 详细信息

根据水和水蒸气的热力性质,将超临界直流锅炉蒸发受热面分为过冷水段、过渡段和过热段,通过机理分析和模型简化,采用集总参数法建立蒸发受热面、分离器和过热器的模型,利用锅炉结构设计数据计算不同负荷下锅炉的蓄热系数,并对某1 000MW超临界机组锅炉进行实例计算.结果表明:当锅炉在亚临界状态下运行时,随着压力的变化,水冷壁内工质蓄热的变化量大于超临界状态下的变化量;金属的蓄热远大于工质的蓄热,过热器的蓄热占整个锅炉蓄热的70%左右;超临界锅炉的蓄能系数随着压力的升高而减小.

关键词：超临界直流锅炉受热面水蒸气蓄热系数机理分析

基于多模型的超临界直流锅炉主汽温度控制系统设计

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基于多模型的超临界直流锅炉主汽温度控制系统设计

作者：田鹏中北大学

学位级别：硕士

过热器出口主蒸汽温度是火电厂锅炉运行过程的重要参数之一,它的品质将直接影响锅炉热效率和供电煤耗率,同时也关系着整个发电机组的安全稳定运行。因此,对汽温的精准控制是电力企业安全生产、节能降耗、控制成本的关键。随着国家能源... 详细信息

过热器出口主蒸汽温度是火电厂锅炉运行过程的重要参数之一,它的品质将直接影响锅炉热效率和供电煤耗率,同时也关系着整个发电机组的安全稳定运行。因此,对汽温的精准控制是电力企业安全生产、节能降耗、控制成本的关键。随着国家能源政策的变革,许多高排放、高煤耗的中小型发电机组逐步被淘汰,取而代之的是以超临界技术为代表的大型单元制机组。这些机组参数高、容量大、非线性强,各种参数间的耦合紧密,主蒸汽温度的控制难度加大。此外,大容量火电机组往往还要承担电网的调峰任务,负荷变化剧烈且频繁,传统的串级PID控制已经不能满足调峰任务下超临界火电机组主汽温度的精准控制。针对上述问题,本文以山西某电厂厂级监控信息系统(SIS)中的历史数据为基础,展开了超临界直流锅炉汽温控制系统的设计。首先,通过对大量历史运行数据进行分析和预处理,利用带有线性递减惯性权重与自适应变异的改进粒子群优化算法,实现100%负荷、75%负荷、50%负荷三个典型工况下汽温被控对象模型参数的辨识,最终得到了各典型负荷下的汽温被控对象传递函数模型。其次,将模型预测控制理论引入传统汽温控制算法当中,以动态矩阵控制(DMC)为主控制器,比例控制为副控制器,构建了超临界直流锅炉的主汽温串级DMC控制系统,并在单一负荷下取得了较传统串级PID控制更好的控制效果。最后,将多模型策略引入串级DMC控制系统中,通过对典型负荷下子控制器输出信号的加权,实现大范围变工况下主汽温度的良好控制。仿真实验表明,本文设计的多模型串级预测控制系统不但可以有效克服超临界直流锅炉汽温对象的大惯性、大滞后特性,显著提高汽温控制品质,而且还可以适应大容量机组的调峰任务,在大范围快速变工况下依旧能够达到机组安全运行指标,对实现主汽温度的全自动控制具有一定的工程应用价值。

关键词：超临界直流锅炉主汽温粒子群算法多模型预测控制串级控制

采用炉膛燃烧和传热反问题在线测量超临界直流锅炉燃煤发热量

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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中国电机工程学报 2013年第17期33卷 8-15,5页

作者：刘福国郝卫东胡志宏周新刚姜波冷成岗山东电力集团公司电力科学研究院山东省济南市250002 华电邹县发电厂山东省邹城市273522

国内电厂锅炉燃煤品质变化大,煤发热量的在线测量对于优化机组控制、提高运行稳定性和经济性有重要作用。给出一个基于炉膛燃烧和传热反问题的煤质测量模型,在某1 000 MW超临界锅炉上实现了燃煤发热量的在线监测。化学燃烧计算确定了煤... 详细信息

国内电厂锅炉燃煤品质变化大,煤发热量的在线测量对于优化机组控制、提高运行稳定性和经济性有重要作用。给出一个基于炉膛燃烧和传热反问题的煤质测量模型,在某1 000 MW超临界锅炉上实现了燃煤发热量的在线监测。化学燃烧计算确定了煤的各种元素含量与炉膛出口烟气成分之间的联系;炉膛辐射传热量是煤质、燃煤量、过量空气系数以及热风温度等变量的函数,对于直流锅炉,辐射传热量还可根据受热面内的工质进、出口参数准确地计算;在炉膛燃烧和传热方程中,煤元素含量和发热量是测量模型的求解目标。该煤质测量模型在实际运行锅炉上投入运行,数值模拟及现场试验表明,发热量扩展不确定度u95 1342.4 kJ/kg,与现场实际试验结果相符。

关键词：超临界直流锅炉发热量测量辐射换热煤燃烧

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超临界直流锅炉水冷壁系统建模与仿真

计算机仿真 2013年第1期30卷 314-318,355页

作者：黄永和杨晨何航行低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学动力工程学院重庆400044

水冷壁系统的特性对超临界直流锅炉安全、有效运行具有重要影响,为研究超临界直流锅炉水冷壁的性质,从基本的质量守恒、能量守恒、动量守恒等三大守恒方程出发,依据仿真对象的特点,建立其集总参数移动边界动态数学模型,并以建立起的模... 详细信息

水冷壁系统的特性对超临界直流锅炉安全、有效运行具有重要影响,为研究超临界直流锅炉水冷壁的性质,从基本的质量守恒、能量守恒、动量守恒等三大守恒方程出发,依据仿真对象的特点,建立其集总参数移动边界动态数学模型,并以建立起的模型对直流锅炉在亚临界和超临界状态下水冷壁各段长度、工质温度、压力和壁温等对各输入量变化的响应进行仿真。仿真结果通过分析得到合理解释,为超临界直流锅炉的设计和研究奠定一定的基础,同时对实际系统的运行起到指导意义。

关键词：超临界直流锅炉水冷壁系统移动边界模型