1000MW机组锅炉燃料与风烟系统的建模与仿真

论文总字数：25571字

摘 要

目前，我国的在建电站中，单机容量为1000MW的超超临界机组越来越多。为了给电厂提供安全高效的培训和精确地性能分析，需加强对大容量超超临界机组动态特性的仿真研究。

燃料与风烟系统是锅炉系统的重要组成部分，结构复杂。建模内容包括直吹式制粉系统、三分仓回转式空预器、风机的数学模型等。涉及参数包括给煤量、风量、风温，风压、烟温、烟气量等。参数具有流动特性，无法静态处理，需要对其建立动态数学模型。

本文以重庆万州港电公司1050MW超超临界燃煤发电机组锅炉燃料与风烟系统为研究对象，基于IMAGE仿真支撑平台，在全范围仿真的基础上，通过分析燃料与风烟系统的结构与组成，参考系统的设计和运行资料，划分子系统组态建模，合并子系统联合调试运行，实现了对锅炉燃料与风烟系统的动态建模与仿真。

基于模型满负荷稳定运行，对模型进行了减小给煤机转速、加大送风量等仿真扰动实验。还模拟了磨煤机跳间、一侧空预器电机跳闸等故障。得到了动态特性趋势图，并对相关参数的动态变化进行了原因分析。

使用IMAGE仿真系统模块化建模具有移植性和可扩充性。因此，在后续阶段，本系统模型可以联合锅炉汽水系统、汽机、电气等其它仿真系统，进行与虚拟DCS系统进行联调，可以完成对整个机组的仿真实现。

关键词：燃料与风烟系统；建模与仿真；IMAGE；数学模型；动态特性；

MODELING AND SIMULATION OF

POWER PLANT 1000MW BOILER FUEL AND AIR FLUE SYSTEM

03013303 Yan Hongyan

Supervised by Leng Wei

Abstract： At present, China's power plant in the construction, single capacity of 1000MW ultra-supercritical units account for more and more. In order to provide safe and efficient training and accurate performance analysis for power plants, it is necessary to strengthen the simulation study on the dynamic characteristics of large-capacity ultra-supercritical units.

Fuel and air flue system is an important part of the boiler system, the structure is complex. The modeling contents include the direct-blown milling system, the three-point rotary-type air preheater, and the mathematical model of the fan and so on. Involved parameters include coal, air volume, air temperature, wind pressure, flue gas temperature, flue gas volume and so on. Parameters has flow characteristics, can not be static processing. So we need to establish a dynamic mathematical model for it.

Based on the IMAGE simulation support platform, this paper takes 1050MW ultra-supercritical coal-fired generating units in Wanzhou Port of Chongqing Municipality as our study target. By analyzing the structure and composition of the fuel and air flue system ,the reference of the design and operation system, the division of the subsystem configuration modeling, the combination of the joint subsystem ,operating and debugging the whole system, this paper realizes the dynamic modeling and simulation of boiler fuel and air flue system.

Based on the model at full load and stable operation, the model simulates to reduce the speed of coal feeder and increase the air volume. Also simulates the coal mill jump, one side of the air pre-trip motor trip and other failures. To obtain the dynamic characteristic trend graph, and analyze the reasons for the dynamic change of the relevant parameters.

Modular modeling using IMAGE simulation system has portability and scalability. Therefore, in the follow-up stage, the system model can be combined with the boiler soda system, turbine, electrical and other simulation system, with the virtual DCS system for joint, you can complete the simulation of the entire unit.

Key words: Fuel and air flue system; Modeling and Simulation; IMAGE; Mathematical Model; Dynamic characteristics;

目录

第一章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 电站仿真机的研究现状 2

1.2.1 我国火电仿真技术的发展 2

1.2.2 仿真系统仿真范围与功能 4

1.2.3 仿真技术的发展趋势 5

1.3 本文研究工作与内容 5

1.3.1 本文的研究对象 5

1.3.2 本文的研究工作与内容 5

第二章 IMAGE仿真支撑系统 7

2.1 IMAGE仿真支撑平台及其特点 7

2.1.1 IMAGE仿真支撑平台的开发环境 7

2.1.2 IMAGE的功能特性 7

2.2 模块库和数据库 7

2.3 模型组态 8

2.4 仿真平台上的运行、控制与监视 9

2.5 仿真研究对象 10

第三章 机组燃料与风烟系统的组态建模 12

3.1 制粉系统模型与组态图 12

3.2 风烟系统模型与组态图 14

3.3 燃烧系统相关模型与组态图 16

3.4 重要数学模型的建立 20

3.4.1 直吹式制粉系统数学模型的建立 20

3.4.2 三分仓回转式空预器数学模型的建立 22

3.4.3 风机数学模型的建立 24

第四章 风烟系统动态仿真实验 25

4.1 减少给煤机转速扰动 25

4.2 增大送风量扰动 26

4.3 磨煤机跳闸故障仿真 27

4.4 一侧空预器电机跳闸故障仿真 28

结论与展望 30

致谢 31

参考文献 32

1. 绪论
   1. 选题背景

进入二十一世纪以来，世界经济飞速发展，人民生活水平大幅提高。一方面，人们对电力的需求持续增加，电力工业的发展迫在眉睫，必须与时俱进地提高电力生产能力；另一方面，人们对能源开发和对各类电站建设有了足够多且成熟的经验，推动着电力行业的进步，使得电力发展得以匹配社会发展。随着金属材料强度限制等问题慢慢得到改善，未来电站发展的主要趋势是在保障安全的基础上增大容量和提高参数。

然而增大发电量的前提是保证电力的稳定供应，安全是重中之重。为了保障发电系统的安全，不仅要加强电力系统设计的可靠性和电站设备的运行维护，主要还需要提高运行人员的素质，包括运行人员的操作技能和面对事故随机应变的能力。即要加强对运行人员的培训。掌握机组稳态下的工作过程有助于加大运行人员对常规操作的理解和熟练度，而了解电厂机组的动态特性有助于运行人员在突发状况下及时采取措施降低损失。

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