万千瓦级燃煤磁流体_蒸汽联合循环中试电站系统分析.pdf

第卷第期 年月 东 大学学报 升旧 南 万千瓦级燃煤磁流体蒸汽联合循环中试电站系统分析 蔡宁生徐益谦沙次文 热能工程研究所 中国科学院电工研 究所 美国田纳西大学空问研 究所 摘耍 本文对万瓦级 傲煤徽流体落汽联合循环 中试电站进 行了来统分 析 , 给出了对北京第三热电厂的一台 加邢 , 两 台 、 并里或一台 翻那 汽轮发 电 机 纽未取麟 流体发 电 改建的来统 性 能 另对其中 、 。 机组硅 流体岌 电改建方案进行 了参数分析 , 由此得出最佳系统设计 参数 关词 椒煤 , 赚 流体 , 联合循环 , 改建 中圈法分类号 目前 , 磁流体发电技术已处在由实验研究向建设示范性电站发展的过渡阶段 作为国家 “ ” 高技术计划能源领域的主题之一 , 我国燃煤磁流体发电的主要目标是在 年前建造 一座万千瓦级然煤磁流体燕汽联合循环中试电站 作为对这一中试电站的概念设计研究的一 个重要部分 , 我们对此电站进行了系统分析 系统方案选择 利用燃煤磁流体发 电改建现有电站 , 即在现有电站增建燃煤磁流体发电部分并与燕汽发 电部分联接 , 且考虑到磁流体发电部分停止工作时 , 现有蒸汽发电部分仍能正常运行 , 这是 近期实现燃煤磁流体燕汽联合循环发电较为实际的选择 由此 , 我们拟选的系统方案是 将 磁流体发电部分的辐射锅炉产生的蒸汽输送至现有电站的汽轮机 , 即所谓蒸汽联接的磁流体 发电改建方式 , 并选择低富氧空气为氧化剂通过 内循环中温预热 系统流程示于图 本文于 年 月日收到 第期蔡宁生等 万千瓦级 燃煤磁流体蒸汽联合循环 中试电站系统 分析 夕夕夕夕 沪沪 暇暇化荆荆荆燕汽汽 麟麟 过热月月 彝彝彝彝彝彝彝彝彝 省省 煤目目目 称称呱万万万万万 遐遐丝红红 与与协 产穿勺 铲, 训训 热热交换器器 介介八 、勺 岁 丫岁日 日 种子尹 生狡 匕匕 除除尘翻翻 丁 去堪份烧甲 图 然 煤磁流 体发电改建系统 流 程示意图 ’ 系统分析软件 该软件是在美国田纳西大学空间研究所开发的系统模型图的基础上 , 针对然煤磁流体发 电改建系统的特点以及 中国的特定条件 , 作了较为深入的修改后构成的 修改后的系统部件 性能计算模型及经济估算关系式可详见参考文献 图 表示嫩煤磁流体改建型电站系统 分析计算流程 系统部件的主要设定特征参数如下 煤燃烧室 燃煤 输送气 重量比 , 排渣率“ 热损失 包括喷管一 煤热输入 , 种子 输送气一 重量比 钾硫摩尔 比 磁流体发电机 轴向电场强度簇 横向电流密度 , 通道壁渣温 超导磁体 磁通密度 逆变装置 逆变效率 扩压管 压力恢复系数 , 壁面温度 , 热损失 纬煤热输入 辐射炉膛 排渣率 余灰 种子 排渣温度 二次燃烧室 徽烧当量比 入口温度 氧化剂预热器 出口温度一 氧化剂压缩机 压机效率一 二次然烧空气预热器 出口温度一 东 南 大 学学 报 第 卷 人人 煤煤 、 暇化荆 种子组分效据据 招招烧运行工况今狱狱 抽抽人人 系系拢具体布 及及运行要求参数数 傲傲气热力学和和 电电枯运特性今旅和和 平平衡化学组分计算算 经经济估算算算算算算算算算算 汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽轮发电机组组 盆盆滚体发电机机机机机机机机机性能计其其 性性能计算算算算算算算算算算 图 系统分析 计算 流程 简图 计算结果分析 在 “ ” 计划能源领域万千瓦级燃煤磁流体发电中试电站的概念设计中 , 选择北京第三 热电厂为燃煤磁流体发电改建对象〔伙该厂现有三 台” 和一台 的畔举 望竺 藏藉 机 的呈轰 汽额定设计参数分另。 为 一 么 、 ‘ 一 汽 水 采里 今 管 俪 几 一 而访 , 。 、 、 。 该厂的设计所燃用煤大同混煤为我国华北地区常见 发电用煤 , 其组分分析数据由表 给出 水份 灰份 挥发份 固定碳 , , ‘ 我 们分别计算了燃煤磁流体发 电改建该厂的一台 ‘一 两台 ’城 并箕或二台 汽轮发电机组三种规模的系统性能 表 给出 了主要热力性能计算和经 济估算 结呆 第期 蔡宁生等 万千瓦级然 煤磁 流 体蒸汽联合循环 中试电站来统分析 表 北京第三热电厂磁流体发电改建主要性能 单位 改建汽轮发 电机组 。 煤热输入 。 总发电功率 磁流体发电功率 燕汽发 电功率 辅机功率消耗 空分装置耗功 氧化剂压缩机耗功 其它辅助用电 净发 电功率 热效率 估算投资 。 元人 民币 发电成本元人民币 一 ’ 。 ∀ ∃ 护 的 洪现有试验装里向中试示范性机组规模放大倍数为 45, c 钻算投资为1.6 4亿元人 民币 , 发电成本为0.0907元人民币/kw h . 本文对这一磁流体发电改建系统的分析研究可作为该 中试电站概念设计的参考依据. 嫌煤磁流体发电的优势将随改建规模的加大而更显著.由于目前磁流体发 电部分的许多 部件正在研制开发之中 , 加之规模限制 , 因此该中试电站的单位千瓦投资和发电成本相对目 前常规心姑较高 , 但可以预计 , 随着磁流体发 电技术的成熟和装置规模的增大 , 上述两项指 娜将得到大娜度改替 . .专文徽 知纽肉城帅en g ,。t 已.C冶nsid e r atjon o n t h e sys加mofa ca目一抢曰加 m D /.加. m 侧叻目即d.poot加p加叮t.巧倪 诫 1翻hI ntC On至o n M HD E le Ct r ic a1 P口钾erG e n e r a t i o n , In迁诬 , 1 9 8 9 , 1 , 5 0 .加刊叨JN , d a i . U二r ,s m a 州”Ifo r t h e U I S IM HD /s让粗mP o w e r p功幻t s y s t e m 以幻e.D O E/E T /10 815一 98 , T七e U川,的dt y o f T e nn.裂姆e s阵倪1朋t itut e , 19 85 攀宁生.万千瓦级嫩煤磁流休发电改建型中试电站系统分析.东南大学博士论文 , 1 99 1 S抽Qwen , e t a i . 扮sj i n s No.3 c o a l 一 fi r 目pow erp助 tr et r o f i t c o n o ept 切目 de s切口 叫mI T甘L ry . P ro c of 1 1 o t h W i n t er 庵面叫M吮山so t s ME , AES 一 v o l . 17 , 刃恤u翻 , U S , 1990 39 44 甲助B勿比rL E , 。ta一 eon c ept喇de s堪n of t h e S c bO匕M”D retro f itp顾t.DoE/P C 一 7 96 65 一 T一 , 1 989 L a 份烧 R , e ta l . C on c e P t切a l de sis n of t h e C orett e M升D ret r o f itP妞nt.D O E /P℃ 一 7 9669 一 T 4 , 1 990 第3期蔡宁生等 万千瓦级傲煤磁流体/蒸汽联合循坏 中试 电站系统分 析 6 1 SystemStud yfor a T ens ’ M W 。 S ea l e C o a l 一 Fi r e d M HD / S te a m C o m bin e dC y e lePi l o t P o w e护P lant 石物 乞从.娜俪夕 X u Y峥油之 T h e rm o e n e r s y E n g in e e ringR e s e a r eh In stitite 习如口椒以 Institute of EleetriealEngineering , A c a d e mi a Si n i c a 击洲能吕N . 口加尹朋眺 Un i v e rsityo fT e n n e s se e S阵eeInstitut e , USA A知比r . C t s y s t e m a n aly s is fo r ate ns M、V 。 s c 川e eoa l 一 f ir ed MH D / s t e a m Pi l o t P o w er Pl a n t 15 st切 d je d in 也油琳伴r.Sys t em 详r a nee 时M H D ret ron t t i ns ro r t h r ee sC a les ofon e卫ZM、 v ., tw o 12 M w . or one 50M W . s t ea m tu r bi ne一se ner a t o run i t sin th e B e ijingN认3H e a ta nd P o w er Pl a ntare pre s e n t e d . Param et r ie s tud ie s a re p e rfo rm e d fo r the s y stemof t h e M H D ret rofitofthe 2 X 1ZM W .u n it s a nd t h e b e stsystem de si助琳rameters are ob饭in ed . K灯word s eoal 一 fir e d , m a 助etohy由o d yna m ieM HD , eo m bi n e d eye l e , re t o r fit