热力发电

2025, v.54;No.464(07) 43-53

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超临界循环流化床锅炉变负荷特性模拟
Simulation of variable-load characteristics of a supercritical circulating fluidized bed boiler

刘梁,高凯旋,谢德清,何建乐,黄中,金燕,吕俊复,柯希玮

摘要(Abstract):

新能源装机占比的不断提高对包括超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉在内的燃煤发电机组灵活性提出了更高要求。以某350 MWCFB锅炉为对象,采用计算颗粒流体动力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法,针对变负荷工况下的炉内过程响应特性开展了模拟研究,并探讨了燃烧-循环干预措施对变负荷速率的影响。结果表明:升负荷工况下,低负荷段(30%~50%机组额定负荷)的平均热流密度响应速率比高负荷段(50%以上机组额定负荷)下降约38%;仅看高负荷段,机组降负荷时热流密度响应更快,变化率比升负荷时大31%左右。不同负荷变化幅度下,炉内颗粒悬浮浓度和对流换热强度均可快速响应,而炉内温度的变化略显滞后,说明CFB锅炉更依赖传热系数的变化实现热量传递的快速调节。采用燃烧干预,如将40%的原给煤替换成百微米级的细煤颗粒,能够有效加快炉膛温度的变化,升负荷时高负荷段平均热流密度响应速率提高约43%,低负荷段也提升了近16%。此外,采用循环干预,即在升负荷时额外添加一定量的细床料,可使颗粒悬浮浓度在短时间内快速增加,从而有效提高受热表面传热率的响应速率;若进一步给入热细床料(如通过循环灰热储-回送方式),升负荷时高负荷段炉内平均热流密度响应速率可提高约31%,低负荷段也可提升13%左右。研究结果探明了CFB锅炉变负荷时的炉内响应机制,验证了循环-燃烧干预提高机组变负荷速率的可行性,为深入挖掘超临界CFB锅炉的灵活性潜力、改善其变负荷能力提供了参考。

关键词(KeyWords): 循环流化床锅炉;炉内过程;响应特性;燃烧干预;循环干预;数值模拟

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): “十四五”国家重点研发计划项目(2022YFB4100303)~~

作者(Author): 刘梁,高凯旋,谢德清,何建乐,黄中,金燕,吕俊复,柯希玮

DOI: 10.19666/j.rlfd.202503042

参考文献(References):

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