3 30MW燃煤发电系统研究
3.1 电站介绍
3.1.1 燃煤电站工作原理
常规火电站使用煤、石油等化石能源作为热量来源，以30MW机组为例简要介绍其热力循环原理，见图3-1。在锅炉BO中，燃料燃烧加热给水，使其温度上升至一定条件形成主蒸汽1，主蒸汽进入高压缸HP做功，压力降低到一定程度后进入再热器RH中进行再次加热，再热气体进入低压缸LP中继续膨胀做功，做功后的低温低压蒸汽进入凝汽器CON中冷凝放热后由冷凝泵CP加压，汽轮机抽汽后在回热器HX1～HX6中预热，进入锅炉BO中进入下一轮循环。汽轮机轴转动，带动发电机发电。回热器HX1～HX6利用低压蒸汽对给水加热，减少锅炉热量消耗及凝汽器的热负荷，提高发电系统性能。［12］
图3-1 30MW机组热力循环图
此机组的汽轮机为亚临界一次中间再热、单轴、凝汽式机组。汽轮机有六级非调节抽汽，1～3级抽汽（B1～B3）分别供至高压加热器HX1、HX2及除氧器HX3，而4～6级抽汽（B4～B6）分别供至低压加热器HX4～HX6。
按照工质的不同将燃煤发电系统分为COAL模块及STEAM模块。本章将按次序对其工作原理及数学模型进行介绍，最后对其建模并进行验证和变工况讨论。
COAL模块模拟煤燃烧过程，STEAM模块模拟蒸汽循环过程。COAL模块中的煤工质是非常规组分，空气是常规组分，物流类型需要选择MCINCPSD，物性方法选择IDEAL。非常规组分需自己根据实际煤组分干燥基输入。在STEAM模块中，工质为水，物流类型为CONVEN，物性方法为STEAM-TA，其进口参数规定按表3-2和表3-3进行输入。
3.1.2 30MW发电机组运行参数
该30MW燃煤电站的煤质参数见表3-1。汽轮机运行参数见表3-2。额定工况下各级组参数见表3-3。
表3-1 锅炉煤质［44-45］
表3-2 汽轮机运行参数［12］
表3-3 额定工况下各级组参数［12］
3.1.3 假设条件
本文建立了功率增大模型，在这种模型中，煤耗量不变，在原有火电机组基础上加入太阳能发电，电站将会生产更多电能，这是本次模拟的基础。采用经验公式对太阳能集热场进行传热分析，对火电站部件进行数值建模的过程中作出以下假设：
（1）环境温度及压力分别为25℃及1 atm。
（2）在锅炉中，过量空气系数取1.25，排渣温度设为400℃，烟气出口温度设为100℃。煤粉完全燃烧并且没有燃烧损失。管道蒸汽损失、辅助蒸汽损失忽略不计。管道压降忽略不计。
（3）除了泵所消耗的电量外，其他的辅助系统耗电忽略不计。
（4）忽略进口蒸汽量的限制，即假设进口蒸汽量不受限制。
（5）冷凝器出口状态为饱和水，即x=0。
（6）表面式给水加热器疏水出口状态为饱和水状态，即x=0。
（7）混合式给水加热器出口状态为饱和水状态，即x=0。
（8）各级抽气量由相对应加热器的端差来决定。端差设为10℃，容差为5。