电极浸入式锅炉系统机理建模及动态特性研究

发布时间：2020-07-20 11:16

【摘要】：在我国“三北”地区供热机组比例很高,在冬季供暖期,供热机组由于存在“以热定电”约束会保持较高的电负荷出力。在热电厂中配置大型电锅炉可快速调整电功耗降低供热机组机组最小出力,对供热机组进行热电解耦可以提系统的调峰能力。首先,论文研究了电极浸入式锅炉的结构和工作原理,应用质量守恒方程、能量守恒方程和电磁学相关原理,分别对电锅炉内筒和外筒,建立了水位、电导率、电功率和蒸汽压力的数学模型,确定了模型相关参数。并通过对比该电锅炉模型的动态数据与现场实测数据,确定了该模型准确性。该模型能够为电锅炉参与调峰运行、电锅炉控制提供参考。然后分析了电锅炉基本原理与耦合特性,建立线性化模型,研究了基本控制方案,设计了动态、静态解耦控制器,并通过仿真对加入解耦控制器电锅炉开环系统、闭环系统进行动态分析。仿真证明对于电极浸入式电锅炉,解耦控制系统能有效减弱功率回路扰动对蒸汽温度回路的影响,满足电锅炉系统快速升降负荷的需求。最后,分析了供热机组原理,建立了简化机理模型。研究了采用大容量电极式锅炉的技术方案,将电锅炉数学模型与供热机组模型组合在一起,用于提高供热机组负荷变化速率和变化范围。研究结果表明,采用电极式锅炉协调供热机组,可以增大机组的升降负荷速率,较大幅度降低负荷低限,能够提高供热机组的运行灵活性。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621.2
【图文】：

第 2 章 电极浸入式锅炉原理及基本控制方法电锅炉结构原理锅炉具有启停速度快、蒸汽质量高、维护简单、安装空间小、绿色环保等电极浸入式锅炉原理见图 2-1。电极浸入式锅炉主要由三相电极、内筒体、循环水泵、给水泵、除盐水箱以及管道和阀门组成。锅炉本体材料采用成，炉体外包裹一层隔热棉进行保温，减少热量散失造成的浪费。以本文锅炉为例，内筒截面积 2 m2，外筒截面积 5 m2。图 2-1 中 A 表示 10 kV 高极，电极经外筒高压绝缘套管接入内筒，通过以下 4 种方式保证绝缘。1）内外筒的液位测量通过采用绝缘的特氟隆管接入；2）内筒采用悬挂的绝缘子吊在外筒顶端；3）循环水由外筒进入内筒采用特氟隆管材；4）内筒下泄阀门与外筒金属杆利用六角绝缘连接。

额定电功率/(MW) 15蒸汽压力/(MPa) 0.45蒸汽温度/(oC) 145±2电导率/(us/cm) 0~250额定供汽量/(t/h) 18电极电压/(kV) 10内筒截面积/(m2) 2外筒截面积/(m2) 5内筒零点水位/(mm) 500外筒零点水位/(mm) 600仿真软件模型界面据前面建立的数学机理模型，在仿真软件平台编写模块化程序，并搭建图，如图 3-1 所示。根据现场电锅炉对象结构及运行数据，确定相关系数。体模型输入输出及系数如图 3-2、图 3-3 所示

电锅炉主体模型

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本文编号：2763373