循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組變負(fù)荷過(guò)程能量變遷研究

牟 犇， 高明明， 洪 烽， 劉吉臻， 喬金玉

(1.華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；2.大唐武安發(fā)電有限公司，河北武安 056300)

循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組變負(fù)荷過(guò)程能量變遷研究

牟 犇1， 高明明1， 洪 烽1， 劉吉臻1， 喬金玉2

(1.華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；2.大唐武安發(fā)電有限公司，河北武安 056300)

研究了循環(huán)流化床(CFB)鍋爐機(jī)組能量變遷過(guò)程，在分析CFB鍋爐蓄能動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換進(jìn)行了定量計(jì)算與比較，將經(jīng)濟(jì)給煤量與實(shí)際給煤量進(jìn)行比較，得到經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)，并以此來(lái)考察鍋爐動(dòng)態(tài)過(guò)程的控制效果.利用主蒸汽壓力波動(dòng)來(lái)反映動(dòng)態(tài)過(guò)程的能量平衡，并通過(guò)2個(gè)升負(fù)荷過(guò)程實(shí)例進(jìn)行了工程驗(yàn)證.結(jié)果表明：研究CFB鍋爐機(jī)組的能量變遷，采用經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)指導(dǎo)風(fēng)煤配比，對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的CFB鍋爐機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義，為變負(fù)荷控制提供了理論基礎(chǔ).

CFB鍋爐； 變負(fù)荷； 能量變遷； 風(fēng)煤配比

隨著新能源時(shí)代的到來(lái)，能源轉(zhuǎn)型需構(gòu)建以新能源為主體的電力系統(tǒng).風(fēng)能和太陽(yáng)能等新能源最大的特征是具有間歇性、波動(dòng)性及隨機(jī)性.2015年，全國(guó)平均棄風(fēng)率達(dá)15%，有些地區(qū)甚至高達(dá)30%.電力系統(tǒng)不僅需要應(yīng)對(duì)隨機(jī)波動(dòng)的負(fù)荷需求，還要接納不確定的電源接入.以煤電為代表的傳統(tǒng)能源可以轉(zhuǎn)變?yōu)榕c新能源進(jìn)行調(diào)節(jié)、匹配及互補(bǔ)的電源.因此，傳統(tǒng)電源的彈性運(yùn)行將是解決未來(lái)我國(guó)消納大規(guī)模清潔能源的根本途徑.目前已經(jīng)有一批循環(huán)流化床(CFB)鍋爐機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電、參與電網(wǎng)深度調(diào)峰調(diào)頻，發(fā)電企業(yè)不僅需要保證機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且還需要有快速、經(jīng)濟(jì)變負(fù)荷運(yùn)行的能力[1].而研究CFB鍋爐機(jī)組在變負(fù)荷工況下的能量變遷，對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程中指導(dǎo)火電廠運(yùn)行人員，優(yōu)化操作，機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗具有十分重要的意義.

與煤粉爐不同，CFB鍋爐因其獨(dú)特的燃燒方式，擁有大量的燃料側(cè)蓄熱[2]，因此在能量平衡上必須考慮燃料側(cè)的能量變化.煤粉爐燃燒的主要是入爐的細(xì)煤粉，往往會(huì)忽略煤粉的燃燒慣性，在動(dòng)態(tài)建模時(shí)將爐膛視為一個(gè)具有集總參數(shù)的整體處理[3]，因此鍋爐輸出熱量可以直接根據(jù)給煤量計(jì)算獲得.而CFB鍋爐入爐燃料通常為大塊煤粉并伴有煤矸石、煤泥的混合，從給煤到完全燃燒遲延較大，其主要燃燒的是爐膛內(nèi)存儲(chǔ)的大量碳顆粒，因此無(wú)法直接用給煤量來(lái)衡量鍋爐輸出熱量，而是需要計(jì)算燃燒的碳顆粒放出的熱量[4-7].

由于CFB鍋爐的燃燒機(jī)理復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)機(jī)理模型只能用于實(shí)驗(yàn)室仿真，變負(fù)荷工況下的給煤量和風(fēng)量大多依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)給定或是通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)得到的模型給定，基本沒(méi)有一種確定的標(biāo)準(zhǔn).馬強(qiáng)[8]建立了床溫-給煤量和主蒸汽壓力-給煤量等模型，但都是在試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的，沒(méi)有從機(jī)理出發(fā)，模型泛化能力不強(qiáng).焦嵩鳴等[9]和董澤等[10]分別采用基于模糊自適應(yīng)的量子遺傳算法和基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的量子遺傳算法對(duì)CFB鍋爐燃燒過(guò)程進(jìn)行建模，此模型也僅是辨識(shí)模型.

在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，一般要求主蒸汽參數(shù)和爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量在一定的可接受波動(dòng)范圍內(nèi).這是因?yàn)檎羝麎毫?、汽溫的變化?huì)使汽輪機(jī)熱應(yīng)力增加，從而降低汽輪機(jī)的使用壽命.而爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量變化過(guò)大則會(huì)引起床溫的大幅波動(dòng)，從而影響運(yùn)行安全.

在變負(fù)荷過(guò)程中，如何調(diào)節(jié)總風(fēng)量和給煤量，合理利用燃料側(cè)蓄能和汽水側(cè)蓄能，既能滿(mǎn)足調(diào)峰調(diào)頻的要求，又能使主蒸汽壓力和爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量的波動(dòng)維持在一個(gè)可接受范圍內(nèi)，這一直是一個(gè)重要的研究問(wèn)題[11].因此，筆者構(gòu)造了能量變遷模型，定量計(jì)算能量動(dòng)態(tài)變化量，準(zhǔn)確得到經(jīng)濟(jì)給煤量，并與實(shí)際給煤量進(jìn)行比較,得到經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)，以此作為考察動(dòng)態(tài)過(guò)程控制效果的參數(shù)，有利于對(duì)CFB鍋爐燃料側(cè)蓄能和汽水側(cè)蓄能進(jìn)行合理利用，為動(dòng)態(tài)過(guò)程中給煤量和總風(fēng)量的控制提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo).

1 鍋爐能量變遷

根據(jù)CFB鍋爐的燃燒方式，給煤的化學(xué)能在進(jìn)入爐膛后大部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂蟼?cè)蓄能，只有少量能量直接燃燒作為鍋爐輸出熱量.除了給煤直接提供的少量能量，鍋爐輸出熱量中的另外一大部分能量是由燃料側(cè)蓄能釋放得到的.燃料側(cè)蓄能根據(jù)爐膛內(nèi)的碳顆粒質(zhì)量來(lái)衡量，在穩(wěn)態(tài)工況下給煤提供的碳顆粒質(zhì)量等于燃燒消耗的碳顆粒質(zhì)量，若給煤提供的碳顆粒質(zhì)量大于燃燒消耗的碳顆粒質(zhì)量，爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量增加，燃料側(cè)蓄能也增加；反之，若燃燒消耗的碳顆粒質(zhì)量大于給煤提供的碳顆粒質(zhì)量，爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量減少，燃料側(cè)蓄能也減少.

爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量變化為：

(1)

式中：ΔmB為爐膛內(nèi)碳顆粒的質(zhì)量變化，kg；∑F為給煤補(bǔ)充的碳顆粒質(zhì)量，kg；∑R為燃燒消耗的碳顆粒質(zhì)量，kg；f(t)為給煤量，kg；w(Car)為煤的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Q為鍋爐輸出熱量，kJ；H為碳的燃燒發(fā)熱量，kJ/kg.

燃料側(cè)蓄能變化量為：

ΔQB=ΔmBH

(2)

鍋爐輸出熱量為：

Q=K·qV(t)mB(t)

(3)

式中：K為燃燒模型總系數(shù)；qV(t)為總風(fēng)量，m3/s；mB(t)為爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量，kg.

模型中的系數(shù)參考文獻(xiàn)[12]和文獻(xiàn)[13].式(3) 說(shuō)明鍋爐輸出熱量是由總風(fēng)量控制變化的，且鍋爐輸出熱量與燃料側(cè)蓄熱有密切的關(guān)聯(lián).在穩(wěn)態(tài)工況下，維持爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量不變，可以得到：

(4)

鍋爐輸出熱量通過(guò)受熱面?zhèn)鬟f到汽水側(cè)蓄能，最終由汽水側(cè)蓄能釋放響應(yīng)負(fù)荷需求.在穩(wěn)態(tài)工況下，鍋爐輸出熱量等于響應(yīng)負(fù)荷消耗的能量，若鍋爐輸出熱量大于響應(yīng)負(fù)荷消耗的能量，汽水側(cè)蓄能增加；反之，若響應(yīng)負(fù)荷消耗的能量大于鍋爐輸出熱量，汽水側(cè)蓄能減少.

汽包鍋爐主要通過(guò)控制鍋爐輸出熱量來(lái)穩(wěn)定汽包壓力，給水流量穩(wěn)定汽包水位，確保受熱面不超溫.而汽包壓力與主蒸汽參數(shù)相關(guān)，主蒸汽壓力也是反映能量平衡的主要參數(shù)和控制系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)參數(shù)之一.對(duì)于汽包鍋爐的汽水系統(tǒng)而言，溫度是一個(gè)分布型參數(shù)，不同點(diǎn)的溫度相差很大，其變化規(guī)律也受各種因素影響;而壓力傳遞很快，汽水系統(tǒng)內(nèi)各處壓力變化趨勢(shì)基本一致，干擾因素相對(duì)較少，因此一般選擇壓力信號(hào)作為汽水側(cè)蓄能變化的信號(hào).選用汽包壓力作為衡量汽水側(cè)蓄能變化的信號(hào)[14]：

(5)

式中：ΔQw為汽水側(cè)蓄能的改變量；Cb為汽水側(cè)蓄能系數(shù)，J/kPa；pd為汽包壓力，MPa.

在負(fù)荷需求保持不變的前提下，鍋爐輸出熱量變化會(huì)附加到汽水側(cè)蓄能上，引起汽包壓力的變化，即

ΔQ=ΔQw

(6)

式中：ΔQ為鍋爐輸出熱量的改變量，kJ.

圖1為CFB鍋爐機(jī)組能量變遷過(guò)程示意圖.

圖1 CFB鍋爐機(jī)組能量變遷過(guò)程示意圖

2 經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)

在機(jī)組動(dòng)態(tài)過(guò)程中，根據(jù)能量守恒可以得到理論需要給煤提供的熱量：

Qf=ΔQB+ΔQw+Q

(7)

式中：Qf為給煤提供的熱量，kJ.

根據(jù)得到的Qf和煤的熱值，可得到經(jīng)濟(jì)給煤量：

(8)

式中：fl為經(jīng)濟(jì)給煤量，kg；Qnet,ar為對(duì)應(yīng)煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg.

經(jīng)濟(jì)給煤量是指CFB鍋爐在動(dòng)態(tài)過(guò)程中滿(mǎn)足鍋爐蓄能變化和負(fù)荷要求，無(wú)需進(jìn)行能量補(bǔ)償?shù)淖钌俳o煤量.即在此給煤量下，該段動(dòng)態(tài)過(guò)程的控制效果最佳.

對(duì)比該動(dòng)態(tài)過(guò)程中的實(shí)際給煤量，可以得到經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)：

(9)

式中：b為經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)，%；f為實(shí)際給煤量，kg.

經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)是體現(xiàn)動(dòng)態(tài)過(guò)程中風(fēng)煤配比控制效果的參數(shù).經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)的絕對(duì)值大小表示動(dòng)態(tài)過(guò)程控制效果的好壞,其絕對(duì)值越大，說(shuō)明動(dòng)態(tài)過(guò)程控制效果越差，需要后續(xù)控制補(bǔ)償才能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；反之，其絕對(duì)值越小，說(shuō)明控制效果越好，機(jī)組會(huì)更快地進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài).這就要求對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程中各項(xiàng)能量變遷進(jìn)行較為準(zhǔn)確地計(jì)算，從而得到合理的經(jīng)濟(jì)給煤量，調(diào)整機(jī)組在較好的風(fēng)煤配比下運(yùn)行，維持機(jī)組在較為安全穩(wěn)定的前提下升降負(fù)荷.

3 工程實(shí)例

在某300 MW DG1100/17.4-II3型亞臨界參數(shù)國(guó)產(chǎn)化CFB鍋爐上進(jìn)行工程試驗(yàn).鍋爐為單汽包自然循環(huán)、單爐膛、一次中間再熱、采用旋風(fēng)氣固分離器和高溫分離器、平衡通風(fēng)、半露天布置、燃煤、固態(tài)排渣、前墻給料CFB鍋爐.采用高溫汽冷式旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離.鍋爐主要由一個(gè)膜式水冷壁爐膛、3臺(tái)高溫汽冷式旋風(fēng)分離器和一個(gè)尾部豎井3部分組成.

以該機(jī)組2個(gè)升負(fù)荷過(guò)程為例，分析動(dòng)態(tài)過(guò)程中給煤量、總風(fēng)量、爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量和主蒸汽壓力的變化，然后通過(guò)各項(xiàng)能量計(jì)算和比較，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)在實(shí)際工程中的意義.

圖2給出了一段機(jī)組負(fù)荷由167 MW升到250 MW過(guò)程中各參數(shù)的變化情況，其中變負(fù)荷速率為5 MW/min，升負(fù)荷時(shí)間約為17 min.由圖2可知,在升負(fù)荷階段，增加給煤量和總風(fēng)量，爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量也直線上升，說(shuō)明給煤補(bǔ)充的碳顆粒質(zhì)量要大于燃燒消耗的碳顆粒質(zhì)量，初期風(fēng)煤配比偏小；在升負(fù)荷中期隨著風(fēng)煤配比的不斷增大，爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量開(kāi)始波動(dòng).另一方面，主蒸汽壓力快速上升，在升負(fù)荷后期仍以較快速度升高，主蒸汽壓力未穩(wěn)定在設(shè)定值附近，控制效果較差.

根據(jù)以上計(jì)算方法計(jì)算動(dòng)態(tài)過(guò)程中各項(xiàng)能量變化，通過(guò)煤的熱值將其能量轉(zhuǎn)化為給煤量，結(jié)果見(jiàn)圖3.

圖2 升負(fù)荷過(guò)程1

圖3 升負(fù)荷過(guò)程1的經(jīng)濟(jì)給煤量與經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)

圖3中，ΔQwm為升負(fù)荷過(guò)程中最大汽包壓力變化對(duì)應(yīng)的能量，ΔQBm為升負(fù)荷過(guò)程中最大爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量變化對(duì)應(yīng)的能量.整個(gè)升負(fù)荷過(guò)程中，實(shí)際給煤量小于經(jīng)濟(jì)給煤量，經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)為-4.64%，在整個(gè)升負(fù)荷過(guò)程中風(fēng)煤配比偏大，應(yīng)當(dāng)在后一段時(shí)間減小風(fēng)煤配比補(bǔ)償動(dòng)態(tài)過(guò)程不足的能量.達(dá)到負(fù)荷要求后，爐膛內(nèi)的碳顆粒燃燒消耗速度大于給煤補(bǔ)充速度，碳顆粒的存儲(chǔ)量減少，由于負(fù)荷不再升高，這部分的能量大部分加到了汽水側(cè)，導(dǎo)致主蒸汽壓力快速上升，最高時(shí)超過(guò)主蒸汽壓力設(shè)定值1 MPa以上，主蒸汽壓力控制強(qiáng)制切手動(dòng)，調(diào)整風(fēng)煤配比以回調(diào)主蒸汽壓力.這樣必然會(huì)造成大量能量損失，而且機(jī)組的不穩(wěn)定性也將大大提高.

圖4給出了一段機(jī)組負(fù)荷由225 MW升到280 MW過(guò)程中各參數(shù)的變化情況，其中變負(fù)荷速率為5 MW/min，變負(fù)荷總時(shí)間約為11 min.在升負(fù)荷初期，為了維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定，總風(fēng)量和給煤量同時(shí)增加，由于總風(fēng)量的響應(yīng)速度要遠(yuǎn)大于給煤量響應(yīng)速度，爐膛內(nèi)存儲(chǔ)的碳顆粒消耗速度要大于給煤補(bǔ)充速度，因此爐膛內(nèi)碳顆粒質(zhì)量迅速減少；在升負(fù)荷中期，由于給煤量持續(xù)增加，爐膛內(nèi)的碳顆粒質(zhì)量回升.在升負(fù)荷過(guò)程中，主蒸汽壓力波動(dòng)較小，與設(shè)定值偏差較小，其控制效果較好.同理,可得到升負(fù)荷過(guò)程2的經(jīng)濟(jì)給煤量和經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo),如圖5所示.

在升負(fù)荷過(guò)程2中，實(shí)際給煤量略大于經(jīng)濟(jì)給煤量，經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)為1.76%，說(shuō)明變負(fù)荷過(guò)程中風(fēng)煤配比相對(duì)適中，不需要進(jìn)行過(guò)多的能量補(bǔ)償.因此主蒸汽壓力波動(dòng)小于0.3 MPa，其控制效果良好.在達(dá)到要求負(fù)荷后，總風(fēng)量和給煤量趨于穩(wěn)定值，主蒸汽壓力和爐膛內(nèi)的碳顆粒質(zhì)量均穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，機(jī)組很快進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的狀態(tài).

圖4 升負(fù)荷過(guò)程2

圖5 升負(fù)荷過(guò)程2的經(jīng)濟(jì)給煤量與經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)

上述2個(gè)升負(fù)荷過(guò)程實(shí)例說(shuō)明在變負(fù)荷過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)確實(shí)能夠體現(xiàn)機(jī)組動(dòng)態(tài)過(guò)程中風(fēng)煤配比所導(dǎo)致的控制效果.在變工況過(guò)程計(jì)算基礎(chǔ)上，及時(shí)調(diào)整風(fēng)煤配比進(jìn)行能量補(bǔ)償，有利于維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定，大大提升機(jī)組的控制品質(zhì).

4 結(jié) 論

(1) 基于CFB鍋爐的特點(diǎn)，從燃料側(cè)蓄能、汽水側(cè)蓄能、鍋爐輸出熱量和給煤提供的熱量4個(gè)方面建立了鍋爐能量變遷過(guò)程，從機(jī)理上分析和計(jì)算了動(dòng)態(tài)過(guò)程中各項(xiàng)能量遷移.

(2) 提出了經(jīng)濟(jì)給煤量的計(jì)算方法，采用經(jīng)濟(jì)給煤評(píng)價(jià)指標(biāo)作為體現(xiàn)機(jī)組動(dòng)態(tài)過(guò)程中風(fēng)煤配比控制效果的參數(shù)，能夠以此作為能量補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)，為主蒸汽壓力的控制提供參考，并通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性.

[1] 劉吉臻. 新能源電力系統(tǒng)中燃煤發(fā)電的功能定位[J].中國(guó)電力企業(yè)管理, 2013(8): 27-28.

LIU Jizhen. Functional orientation of coal-fired power generation in new energy power system[J].ChinaPowerEnterpriseManagement, 2013(8): 27-28.

[2] 吳玉平, 王永龍. 機(jī)跟爐協(xié)調(diào)控制在300 MW CFB鍋爐煤質(zhì)大幅波動(dòng)時(shí)的應(yīng)用[J].中國(guó)電力, 2008, 41(12): 42-45.

WU Yuping, WANG Yonglong. Application of turbine following boiler coordinated control in 300 MW CFB boiler against the great change in coal quality[J].ElectricPower, 2008, 41(12): 42-45.

[3] 李金晶, 李燕, 呂俊復(fù), 等. 循環(huán)流化床鍋爐熱慣性分析[J].熱能動(dòng)力工程, 2009, 24(5): 609-613.

LI Jinjing, LI Yan, Lü Junfu, et al. An analysis of thermal inertia of a CFB (circulating fluidized bed) boiler[J].JournalofEngineeringforThermalEnergyandPower, 2009, 24(5): 609-613.

[4] 楊建華. 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M]. 2版. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2010.

[5] 岑可法, 倪明江, 駱仲泱, 等. 循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 1998.

[6] 盧嘯風(fēng). 大型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2006.

[7] 高明明, 岳光溪, 雷秀堅(jiān), 等. 600 MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2014, 34(35): 6319-6328.

GAO Mingming, YUE Guangxi, LEI Xiujian, et al. Research on control system of 600 MW supercritical circulating fluidized bed boiler[J].ProceedingsoftheCSEE, 2014, 34(35): 6319-6328.

[8] 馬強(qiáng). 循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)建模與控制系統(tǒng)研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2009.

[9] 焦嵩鳴, 韓璞, 黃宇, 等. 模糊量子遺傳算法及其在熱工過(guò)程模型辨識(shí)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2007, 27(5): 87-92.

JIAO Songming, HAN Pu, HUANG Yu, et al. Fuzzy quantum genetic algorithm and its application research in thermal process identification[J].ProceedingsoftheCSEE, 2007, 27(5): 87-92.

[10] 董澤, 黃宇, 韓璞. 量子遺傳算法優(yōu)化RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在熱工辨識(shí)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2008, 28(17): 99-104.

DONG Ze, HUANG Yu, HAN Pu. Thermal process identification with radial basis function network based on quantum genetic algorithm[J].ProceedingsoftheCSEE, 2008, 28(17): 99-104.

[11] 程樂(lè)鳴, 岑可法, 倪明江, 等. 循環(huán)流化床鍋爐爐膛熱力計(jì)算[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2002, 22(12): 146-151.

CHENG Leming, CEN Kefa, NI Mingjiang, et al. Thermal calculation of a circulating fluidized bed boiler furnace[J].ProceedingsoftheCSEE, 2002, 22(12): 146-151.

[12] 高明明. 大型循環(huán)流化床鍋爐燃燒狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2013.

[13] 高明明, 岳光溪, 雷秀堅(jiān), 等. 超臨界CFB鍋爐主蒸汽壓力控制系統(tǒng)研究[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào), 2015, 35(8): 625-631.

GAO Mingming, YUE Guangxi, LEI Xiujian, et al. Research on main steam pressure control of supercritical CFB boilers[J].JournalofChineseSocietyofPowerEngineering, 2015, 35(8): 625-631.

[14] 劉鑫屏, 田亮, 趙征, 等. 汽包鍋爐蓄熱系數(shù)的定量分析[J].動(dòng)力工程, 2008, 28(2): 216-220.

LIU Xinping, TIAN Liang, ZHAO Zheng, et al. The quantitative analysis of the drum boiler heat storage coefficient[J].JournalofPowerEngineering, 2008, 28(2): 216-220.

ResearchonEnergyConversionofaCFDBoilerUnitDuringLoadChangeProcess

MOUBen1,GAOMingming1,HONGFeng1,LIUJizhen1,QIAOJinyu2
(1.State Key Lab of Alternate Electric Power System with Renewable Energy Sources, North China Electric Power University, Beijing 102206, China; 2. Datang Wu'an Power Generation Co., Ltd., Wu'an 056300, Hebei Province, China)

The energy conversion in dynamic process of a CFB boiler unit was studied, calculated and compared quantitatively based on analysis of the energy storage features, so as to obtain the evaluation index of economical coal feed rate through comparison between the economical and actual coal feed rate, and to investigate the effects of dynamic process control. In addition, the fluctuation status of main steam pressure was used to reflect the dynamic energy balance, which was verified by two examples of load-up processes. Results show that both the study of energy conversion in the process of CFB boiler load changes and the application of evaluation index for economical coal feed rate in the control of air-coal ratio are conducive to the safe and economic operation of the CFB boiler. This may serve as a reference for the control of boiler load changes.

CFB boiler; load change; energy conversion; air-coal ratio

2016-12-19

2017-02-28

國(guó)家重大研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2016YFB0600205)

牟 犇(1993-)，男，浙江寧波人，碩士研究生，研究方向?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐性能計(jì)算及運(yùn)行優(yōu)化控制.電話(huà)(Tel．)：18810653191；E-mail：nbfhmb@ncepu.edu.cn.

1674-7607(2017)12-0945-05

TK223.7

A

470.30