基于智能预测控制的再热汽温控制系统设计与仿真文献综述

 2022-10-23 10:10

文献综述(或调研报告):

摘要:超超临界二次再热机组具有相比同规格一次再热机组更高的经济效益,且在节能减排方面更加出色,目前相关研究已经开展数十年,国内也有多台高参数二次再热机组投运。然而由于超超临界二次再热机组额外增加了一套再热系统,系统更加复杂,子系统间耦合性更强;需要控制主汽温及两个再热汽温,考虑三个温度之间的相互影响,因此无论是从调温原理还是控制方案而言都与一次再热系统有很大不同,且更加难以控制。本文综述了二次再热再热汽温的控制现状、预测控制及智能预测控制在再热汽温控制上的应用,为二次再热机组的再热汽温的建模与仿真打下基础。

关键字:二次再热;预测控制;智能算法

1 二次再热技术

1.1研究背景和意义

由于我国煤炭资源丰富,价格相对较低,长期以来,以煤炭作为燃料的火力发电在我国电力生产中一直占据主导地位。据统计,截至2012年底,全国发电装机容量达到114491万千瓦,其中火电81917万千瓦,占全部装机容量的71.5%。可以预见,在今后很长一段时期内,我国以煤电为主的能源结构将不会改变。众所周知,火电厂的能源资源消耗和污染物排放将对环境产生巨大影响,环境污染问题已成为全社会关注的焦点,因此,发展更高效清洁的超超临界火电机组,并且进一步提高机组的热效率,以降低对一次能源的消耗,减少温室气体及污染物的排放是缓解当前环境压力的必然要求。

目前主要采取如下两种措施: 一是基于目前的机组参数不变,采取措施降低各项措施(如降低最终排烟温度,采取新型燃烧系统、装设高效除尘系统等) 提高机组效率,降低污染物排放,该方式适合于已建成的机组。另一种是对于新建机组,在采取上述措施的基础上,进一步提高蒸汽参数,降低热耗,提高效率[1]。近期建设的高效超超临界机组的主蒸汽压力最高达到30MPa,蒸汽温度也提高到700℃[2],已经接近目前材料的极限。在材料技术没有大的跨越,高等级合金材料达到实用化之前,进一步提高蒸汽参数几乎不可能。采用二次再热系统成为进一步提高机组效率的方式之一。采用二次再热系统可以在不提高蒸汽参数的条件下,通过提高汽轮机低压缸蒸汽干度,进一步提高循环效率,二次再热超超临界机组煤耗节约量极为可观,环保效益也十分显著。

1.2二次再热技术发展现状

随着蒸汽初参数的不断提高,二次再热机组带来的增益越来越高,据不完全统计,到目前为止全球至少有55台二次再热机组正在运行,其中美国有23台,欧洲有13台,日本有13台[3]。

美国第一台二次再热机组于1957年在Philo电厂投产,受限于当时奥氏体转子的尺寸生产能力,机组功率仅125MW,但参数达到超超临界参31MPa/620℃/560℃/566℃[4]。1959年,美国Eddystone电厂1号机组投产,机组容量达到325MW,参数为34.3 MPa/649℃/565℃/565℃[5]。该机组在当时出力最大,效率、温度、压力最高,然而随后高温材料暴露出的若干严重问题导致其降温降压运行[6]。美国因此暂停了其超超临界燃煤机组的进一步发展,同时根据其能源特点和制造能力转为发展燃气电站等清洁能源动力。国外最新投运的超超临界二次再热机组是日本的川越电厂和丹麦Nordjylland电厂。日本在1989年和1990年在川越投运了2台功率700 MW,参数31 MPa/566℃/566℃/566℃的二次再热机组,热效率达到41%[7]。丹麦Nordjylland电厂的2台超超临界二次再热机组于1998年后相继投入运行,参数29 MPa/582℃/580℃/580℃,功率410MW,采暖供热,热效率达到44.4%[8]。

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