垃圾焚燒發(fā)電仿真機.docx

垃圾焚燒發(fā)電仿真機15MW循環(huán)流化床垃圾發(fā)電仿真系統(tǒng)一、引言 二、仿真對象簡介三、仿真機簡介3.1 硬件系統(tǒng)構成3.2 軟件系統(tǒng)構成四、數(shù)學模型4.1 燃燒系統(tǒng)4.2 煙氣處理五、小結一、引言 隨著人們生活水平的提高，產生了越來越多的生活垃圾，垃圾發(fā)電應運而生。垃圾發(fā)電可以變廢為寶，不但充分利用了垃圾的熱值，又能對燃燒產生的有害成份通過煙氣處理系統(tǒng)進行統(tǒng)一處理，減少對環(huán)境的污染。但垃圾熱值低，不易燃燒，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定。而循環(huán)流化床鍋爐燃燒穩(wěn)定的特點，正好解決了這一問題，因此循環(huán)流化床垃圾發(fā)電機組逐漸成為垃圾發(fā)電的主流方式。為了滿足循環(huán)流化床垃圾發(fā)電機組運行人員的培訓需求，天津電力公司培訓中心與清華大學和北京恒和大風軟件技術有限公司合作開發(fā)了我國第一套循環(huán)流化床垃圾焚燒發(fā)電仿真系統(tǒng)。二、 仿真對象簡介 本套仿真系統(tǒng)是以鹽城垃圾發(fā)電廠215MW垃圾發(fā)電仿真機組為仿真對象。該電廠采用兩臺75t/h高溫高壓循環(huán)流化床垃圾焚燒爐和兩臺15MW抽凝式汽輪發(fā)電機組，單爐日處理垃圾400t。經過焚燒處理的垃圾體積可減小90%，重量可減輕80%，實現(xiàn)了垃圾的減量化處理。垃圾焚燒發(fā)電徹底解決了原填埋處理帶來的土地浪費及環(huán)境污染問題，產生了可觀的經濟效益，日發(fā)電量66萬kW，輸入電網(wǎng)60萬kW。三、 仿真機簡介 本套仿真機是一套全范圍、高逼真度的全數(shù)字仿真機，用軟件實現(xiàn)現(xiàn)場的所有控制系統(tǒng)及其設備的運行。3.1 硬件系統(tǒng)構成 硬件系統(tǒng)主要由計算機、網(wǎng)絡設備和附屬設備構成。計算機系統(tǒng)全部采用微型計算機，網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)，主要包括如下設備：仿真服務器（兼指導教師工作站），工程師站，DCS操作站，就地操作站，多媒體站、投影系統(tǒng)，網(wǎng)絡設備，打印機等，如圖一所示。圖一仿真機硬件構成3.2 軟件系統(tǒng)構成 軟件系統(tǒng)由仿真引擎SimuEngine、圖形化建模軟件SimuBuilder、數(shù)學模型、DCS操作界面、就地操作界面以及多媒體軟件等部分組成，如圖二所示。圖二仿真機軟件構成仿真引擎SimuEngine 運行在服務器上，兼有指導教師工作站的功能。數(shù)學模型程序也運行于服務器上。服務器上可同時起個不同流程的SimuEngine，每個流程運行各自的模型程序，相互之間互不干擾，可以同時進行多組人員的培訓。圖形化建模系統(tǒng)SimuBuilder在開發(fā)階段用于搭建和調試數(shù)學模型，交付用戶后，則作為工程師站軟件使用。使用SimuBuilder，可以方便地將實際物理設備及相互之間的連接關系用圖形化的手段描述出來，然后自動生成對應的仿真系統(tǒng)模型。流體網(wǎng)絡和電網(wǎng)的拓撲結構可以自動識別，并生成相應的算法程序，大大加速了建模和調試的速度。仿真引擎提供的指導教師工作站除提供傳統(tǒng)的仿真功能如工況的加載和保存、凍結與解凍、改變仿真速度、回退、追憶、故障設置等功能外，還能提供操作記錄、自動評分、遠程培訓等功能，使仿真機培訓更加方便、靈活，提高了培訓效率和效果。DCS操作界面實現(xiàn)的是現(xiàn)場DCS控制系統(tǒng)的操作功能，操作方式及動態(tài)屬性都與現(xiàn)場一致。圖三 鍋爐系統(tǒng)總貌DCS系統(tǒng)就地操作畫面實現(xiàn)對就地設備的操作，主要是對就地手動門的操作。圖四 鍋爐汽水系統(tǒng)就地畫面為了方便每個學員能夠全面掌握電廠運行技術，特意對畫面進行了改造，可以通過總控界面實現(xiàn)DCS與就地的切換，學員在一臺學員機上就可以進入鍋爐、汽機、電氣等專業(yè)的DCS及就地畫面。四、數(shù)學模型 本套仿真機是包括鍋爐、汽機、電氣和控制系統(tǒng)的高逼真度的專業(yè)仿真機。即可以實現(xiàn)正常運行時的運行培訓需要，也可以實現(xiàn)故障時的故障分析與故障處理。包括了鍋爐、汽機、電氣專業(yè)的100多個故障，事故現(xiàn)象與事故處理基本上與現(xiàn)場一致，讓學員在仿真機上學習故障分析與故障處理將會減小故障帶來的損失。本仿真系統(tǒng)以理論數(shù)學模型為主、采用少量經驗模型，通過清華大學在數(shù)學模型方面和恒和大風公司的建模技術方面的優(yōu)勢相結合，具有很高的仿真精度和實時性，可以同時進行多至5套仿真模型的同時運行。循環(huán)流化床垃圾發(fā)電仿真機與傳統(tǒng)機組最大的不同就是鍋爐的燃燒系統(tǒng)和煙氣處理部分，下面將著重對這兩個系統(tǒng)進行介紹。4.1 燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)主要以爐膛為中心，從下到上依次是風室、點火槍燃燒室、布風板、密相區(qū)，稀相區(qū)。煤和垃圾經一次風流化后，主要在密相區(qū)燃燒，析出的揮發(fā)份在稀相區(qū)燃燒，未燃燒的顆粒經分離器雙回到密相區(qū)重新燃燒。引風機用于維持爐膛出口負壓為-100Pa左右，運行過程中引為機可投自動。一次風機從爐膛下部的風室進入，經過布風板后將煤和垃圾流化燃燒。二次風從密相區(qū)進入爐膛用于助燃。由于垃圾燃燒易產生二惡英等有害物質，所以只有爐膛出口溫度高于850攝氏度時才可投垃圾。4.2 煙氣處理 由于垃圾成份的特殊，燃燒后易產生二惡英、二氧化硫、氯化氫、重金屬等有害物質。因此煙氣處理也成了垃圾發(fā)電廠的必備系統(tǒng)。系統(tǒng)處理系統(tǒng)總圖見圖六所示。由圖六可知，煙氣系統(tǒng)主要包括半干洗煙塔、活性碳噴射器和布袋除塵器等設備構成。半干洗煙塔使用石灰漿制備系統(tǒng)制備的石灰漿來除去煙氣中的二氧化硫和氯化氫等有害氣體?；钚蕴紘娚溲b置在布袋前噴射，用于除去煙氣中的二惡英和重金屬。布袋除塵器主要用于除去煙氣中的煙塵含量，將煙塵含量降到規(guī)定范圍內。圖五 煙氣