300MW电站回热加热器仿真模型建立及经济运行分析

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300MW电站回热加热器仿真模型建立及经济运行分析

第一章 绪 论

随着改革开放国民经济的快速增长，电力需求日益增多，火电机组日益向大容量、高参数增大，300MW火电机组已逐步成为电网的主力机组，并且会在相当长一段时间内成为主力机组，为了使机组安全而经济地运行，我们必须对其动态特性进行深入的研究，而进行300MW回热加热器仿真模型建立及经济性运行分析更是必不可少，因为他可以对其各种工况和各种工况下的故障进行分析，达到更高的经济型及安全性。锅炉和汽机是组成整个机组的核心，运行特性的好坏直接决定着电厂的安全与效益，而目前国内针对300MW机组的模型在精度与计算速度上都不能很好满足工程的需求，这给培训仿真机的设计、控制系统的设计、机组的优化等带来了不便， 因此我们有必要开发一套更为精确的机组模型用来满足目前的要求。本文主要研究300MW火电机组中回热加热器的动态数学模型及其实时仿真。

1. 1概述

给水回热系统是电厂最重要的辅助系统之一，它对机组的经济和安全运行起着重要作用。给水回热加热系统是利用汽轮机的抽汽加热给水，以此提高电厂热效率，节省燃料，并有助于机组的安全运行。为了更大地提高机组的效率,现代大容量机组的回热加热器一般都设置有疏水冷却段或疏水冷却器,根据机组容量有的加热器还设有过热蒸汽冷却段或蒸汽冷却器。

如果加热器发生故障停运，会使锅炉给水温度降低，增加燃料消耗量。另外由于进入锅炉的给水温度降低，在锅炉过热器中吸热量增加，相对于炉膛内热负荷的蒸发量减少，蒸汽在锅炉过热器中会引起过热蒸汽温度升高，可能烧坏过热器，威胁机组的安全运行。同时加热器停用，造成原有抽汽继续在汽轮机内做功，下一级抽汽口监视段压力升高，使汽轮机缸体与转子的胀差加大，进而威胁汽轮机的安全运行。因此当加热器停用时，为了防止机组过负荷,迫使机组降负荷运行。

目前加热器在结构大多采用U型管管板式。到目前为止从设计、制造及运行方面积累了大量的经验。但从经济角度而言，设备的效率、可用系数以及系统的整体完善程度还有很多不足之处。发电厂对加热器安全经济运行的要求也越来越高了。对提高机组经济方面越来越重视，加热器系统的运行也得到了重视。

因此，研究和分析给水回热加热系统的性能和运行特性，研究和分析加热器系统的经济性指标与设备结构和运行的关系，是更好地掌握加热器系统特性

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沈阳工程学院毕业设计(论文)

和提高系统的运行水平，提高机组的经济性和安全性的。

1. 2选题背景

近三十年来，随着世界经济的持续发展，电力工业在世界范围内也不断地飞速发展。与此同时，随着人们对电站机理认识的不断深入以及对电站建造经验的积累，电站，不论是核电站、火电站还是水力发电站，都朝着大容量，高参数的方向发展；而且，其自动化程度越来越高，技术日益复杂。正是由于这一发展趋势的存在，人们愈来愈认识到传统的电站设计手段，传统的操作人员培训方法，即现场培训方法，存在很多缺点，如威胁到机组运行的安全性，不能对操作人员进行故障处理能力的培训，对操作人员的培训受机组当时运行状况的限制等等。因此，传统的培训方法效率很低，已经越来越不能满足需要。从那时起，人们就在思考能不能开发一种脱离实际发电机组的系统或装置，他能在实际电站建造之前或在脱离实际发电机组的情况下可靠的验证设计者的设计构思和提高运行人员的熟练程度，从而让他们能在较短的时间内适应并掌握现代化电站的运行和操作技术。

给水回热系统是电厂最重要的辅助系统之一，它对机组的经济和安全运行起着重要作用。为此电站回热加热器仿真技术就是在这种背景下应运而生的。

目前机组采用的回热系统中加热器中的有导热、对流换热、凝结换热等多种传热方式，表面式加热器中加热段又可分为过热蒸汽冷却段、蒸汽凝结段、疏水冷却段，根据传热段可组成多种形式的加热器，传热效果各不相同。大容量机组高压加热器多采用三段式加热器；低压加热器多采用具有凝结段和疏水冷却段的两段式加热器。有的机组采用外置式蒸汽冷却器和外置式疏水冷却器，其原理与蒸汽冷却段或疏水冷却器相同。小机组的还有单凝结段的加热器及具有蒸汽冷却段和凝结段的两段式加热器。

利用模型对系统特性进行再现并对系统进行试验研究的过程称之为仿真。 根据具有与系统相似的数学描述或物理属性，模型可分为数学模型和物理模型。通过物理模型对系统进行的试验称之为物理仿真；通过数学模型进行的试验叫做数学仿真。物理模型能够显示出难以用数学模型描述的系统特性，但建立物理模型的周期长、投资大、通用性差。因此在实际应用中，大多是利用数学模型进行数学仿真。本文是利用数学模型进行大型电站加热器的研究并讨论该模型所具有的实际应用性。数学仿真要使用各种类型的计算机对数学模型进行计算，所以数学仿真又称为计算机仿真。

同在实际设备上进行大量实验相比，利用计算机仿真进行加热器的某些特性的研究具有以下一些特点：

(1) 模拟能力强，计算机仿真技术既能模拟真实条件，又能模拟一些理想

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