如何使火力發(fā)電過(guò)程變得清潔、環(huán)保、高效

　　根據(jù)火力發(fā)電的生產(chǎn)流程，其基本組成包括燃燒系統(tǒng)、 汽水系統(tǒng)(燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電和柴油機(jī)發(fā)電無(wú)此系統(tǒng)，但這二者在火力發(fā)電中所占比重都不大)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

　　火力發(fā)電的燃燒系統(tǒng)主要由鍋爐的燃燒室(即爐膛)、送風(fēng)裝置，送煤(或油、天然氣)裝置、灰渣排放裝置等組成。主要功能是完成燃料的燃燒過(guò)程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來(lái)，用于加熱鍋爐里的水。主要流程有煙氣流程、通風(fēng)流程、排灰出渣流程等。對(duì)燃燒系統(tǒng)的基本要求是：盡量做到完全燃燒，使鍋爐效率≥90%;排灰符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

　　對(duì)于燃燒系統(tǒng)而言，先進(jìn)的煤氣化燃燒、CFB循環(huán)流化床燃燒等是提高燃燒效率，降低排放的有力手段。采用CFB循環(huán)流化床燃燒器具有排放低、燃料選擇靈活的優(yōu)點(diǎn)。許多客戶成功地應(yīng)用Barracuda分析復(fù)雜的CFB爐內(nèi)特性，如燃料-空氣駐留時(shí)間、固體循環(huán)、床夾帶速率及局部沖蝕。同樣也可以優(yōu)化循環(huán)流化床裝置的大型旋流器，減輕回路密封的倒置特性。

煤氣化爐Barracuda仿真模型

　　坐落在德國(guó)杜伊斯堡的140MW CFB 發(fā)電站采用Barracuda軟件，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和準(zhǔn)確的顆粒-流體流動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)，深入分析了CFB的工作特性，并優(yōu)化了設(shè)計(jì)。

　　美國(guó)國(guó)防部國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用Barracuda研究氣化爐的復(fù)雜氣-固流動(dòng)現(xiàn)象。此外，他們還應(yīng)用Barracuda模擬床高超過(guò)30m的大型深床氣化爐。

[$page]　　生物質(zhì)能發(fā)電也是當(dāng)前廣受歡迎的火力發(fā)電方式之一。作為三大生物質(zhì)氣化器的技術(shù)提供者之一，TRI公司將Barracuda應(yīng)用于生物質(zhì)氣化器的仿真。TRI所用的氣化方法是建立在自身間接加熱蒸氣重整基礎(chǔ)上的。過(guò)熱蒸汽和生物質(zhì)中的含碳組分反應(yīng)產(chǎn)生燃料氣體：氫氣和一氧化碳(又叫合成氣體)。在發(fā)生蒸汽重整反應(yīng)時(shí)，同時(shí)發(fā)生水-氣轉(zhuǎn)換作用并產(chǎn)生額外的氫氣和二氧化碳。TRI的“脈沖增強(qiáng)”蒸汽重整器是一項(xiàng)專*技術(shù)，它可以產(chǎn)生含有中等Btu熱值的合成氣，并能規(guī)定合成氣的組成以滿足下一步工藝的需要。它能夠處理廣泛的含碳給料，并能利用部分合成氣作為“脈沖增強(qiáng)”加熱交換器的燃料從而達(dá)到能量自給，該加熱交換器能提供所需的吸收熱，且本身具有很好的穩(wěn)地性和安全性。TRI利用專*技術(shù)為蒸汽重整反應(yīng)提供吸收熱，該技術(shù)比傳統(tǒng)技術(shù)能多轉(zhuǎn)換30%-40%的熱，從而能提高性能、降低成本。TRI的脈沖燃燒加熱器是一個(gè)熱交換裝置，它能夠利用脈沖燃燒技術(shù)去燃燒廣范圍的燃料為蒸汽重整器提供熱。

TRI生物質(zhì)氣化爐Barracuda仿真模型

　　同時(shí)，在采用煤炭作為能源的熱電廠中，利用皮帶傳送技術(shù)，向鍋爐輸送經(jīng)處理過(guò)的煤粉。如何提高傳輸效率，也是值得深入研究的課題。國(guó)內(nèi)外許多用戶采用EDEM分析顆粒傳輸系統(tǒng)。

顆粒傳送系統(tǒng)EDEM仿真模型

　　火力的汽水系統(tǒng)主要由給水泵、循環(huán)泵、給水加熱器、凝汽器、除氧器、水冷壁及管道系統(tǒng)等組成。其功能是利用燃料的燃燒使水變成高溫高壓蒸汽，并使水進(jìn)行循環(huán)。主要流程有汽水流程、補(bǔ)給水流程、冷卻水流程等。對(duì)汽水系統(tǒng)的基本要求是汽水損失盡量少;盡可能利用抽汽加熱凝結(jié)水，提高給水溫度。

[$page]　　下圖所示為大型電廠汽水熱力管網(wǎng)系統(tǒng)模型圖，如何針對(duì)該熱流體系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真，進(jìn)而提高汽水系統(tǒng)工作效率，是電廠設(shè)計(jì)中面臨的難題。

大型電廠汽水熱力管網(wǎng)系統(tǒng)

　　復(fù)雜的大型熱力管網(wǎng)系統(tǒng)一直是工程中計(jì)算的一個(gè)難點(diǎn)，由于分支眾多，變量繁多，很難進(jìn)行匹配和分析，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路中，無(wú)法進(jìn)行定量的計(jì)算，基本上是以實(shí)驗(yàn)以及工程師經(jīng)驗(yàn)判斷為主，而在核電工程中對(duì)安全性、可靠性的要求非常高，所以工程師必須對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行定量分析和計(jì)算，及時(shí)的改進(jìn)、優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)的Flowmaster模型

　　Flowmaster可以分析任意復(fù)雜程度的管網(wǎng)系統(tǒng)，從簡(jiǎn)單的局部管網(wǎng)到復(fù)雜的整體管網(wǎng)Flowmaster都能夠快速精確的進(jìn)行建模。豐富的元件庫(kù)、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)和良好的建模界面使工程師在建模過(guò)程中得心應(yīng)手。