洁净煤技术

作者：许兆峰, 薛亚丽, 李政

关键词：循环流化床锅炉(CFB),外置换热器,动态建模,启动过程,模拟

通常超超临界CFB（循环流化床）锅炉均设置外置换热器来增加换热面积和换热量。为了研究CFB锅炉外置换热器的启动过程特性，为CFB宽负荷运行和灵活性调峰提供依据，在已有的CFB锅炉系统机理动态数学模型的基础上，建立了外置换热器动态模型，并以某660 MW超超临界CFB锅炉为对象，模拟分析其外置换热器的冷态启动过程和热态启动过程。冷态启动和热态启动前炉膛温度均为776 ℃，外置换热器温度分别为50 ℃和660 ℃。第30 min时，打开锥形阀启动外置换热器，由于冷态启动时外置换热器温度低，为避免外置换热器管道升温过快，锥形阀开度仅为5%；而热态启动时则不存在该限制，锥形阀开度可达30%。为了体现单一变量引起的变化，在冷态启动和热态启动过程中仅锥形阀开度不同，其他主动控制量中仅自动控制排渣量来保持炉膛压力稳定。在冷态启动过程中，外置换热器初始温度低于工质（中温过热蒸汽）温度，先从工质吸热；当外置换热器温度高于工质温度后开始向外放热，因此外置换热器放热量是从负值变化到正值。而热态启动过程中，外置换热器初始温度远高于工质温度，外置换热器始终向工质放热。因此，不管是冷态启动还是热态启动前，工质流量都应维持在设定值及以上，否则启动瞬间工质放热冷凝或吸热升温会导致壁温剧烈变化，出现爆管等事故。冷态启动和热态启动后达到平衡时，在CFB锅炉输入能量不变的情况下，由于外置换热器的放热量增大，炉膛内的放热量相应减小，因此炉膛温度有不同程度降低；在热态启动时锥形阀开度为30%，外置换热器循环灰流量和放热量较大，从而导致炉膛内放热量小于冷态启动，这也体现在热态启动的炉膛平衡温度小于冷态启动。冷态启动过程中外置换热器温升更高，为避免换热面壁面温升速率过高而采用5%锥形阀开度,从而导致冷态启动过程的外置换热器温升曲线时间常数明显大于热态启动。

来源：2020年第03期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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