Aspen plus軟件在燃煤發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙 勇

(山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院 山東 濟(jì)南 250102)

Aspen plus軟件在燃煤發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙 勇

(山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院 山東 濟(jì)南 250102)

介紹了Aspen plus軟件相關(guān)功能，闡述了靈敏度分析和過(guò)程優(yōu)化功能的特點(diǎn)。詳細(xì)論述了該軟件具有的單元操作模塊在發(fā)電流程中的應(yīng)用，為燃煤發(fā)電系統(tǒng)的研究提供參考。

模擬；燃煤發(fā)電；應(yīng)用軟件

一、引言

燃煤發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)(以鍋爐為核心)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)(以汽輪發(fā)電機(jī)、主變壓器等為主)、控制系統(tǒng)等組成。將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。如何將模擬這一流程，將其展現(xiàn)出來(lái)是學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)。本文將介紹Aspen plus在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，為燃煤發(fā)電系統(tǒng)的研究提供參考。

二、軟件特點(diǎn)

Aspen plus是穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬軟件，廣泛應(yīng)用于化工，電力等領(lǐng)域。此軟件具有豐富的物性數(shù)據(jù)庫(kù)，擁有一套完整的基于狀態(tài)方程和活度系數(shù)方法的物性模型。

(一)軟件的主要功能

1.利用設(shè)備模型進(jìn)行流程的能量和質(zhì)量平衡計(jì)算；

2.預(yù)測(cè)物流的流率，組成和性質(zhì)；

3.減少裝置的設(shè)計(jì)時(shí)間同時(shí)進(jìn)行各種裝置的設(shè)計(jì)方案比較；

4.在線優(yōu)化完整的工藝流程。

(二)靈敏度分析和過(guò)程優(yōu)化

Aspen plus里強(qiáng)大的分析工具包括靈敏度分析和過(guò)程優(yōu)化，通過(guò)靈敏度分析用戶可以研究輸入變量的變化對(duì)過(guò)程輸出結(jié)果的影響規(guī)律。過(guò)程優(yōu)化通過(guò)調(diào)節(jié)決策變量取值，使用戶定義的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最大或最小。

三、Aspen plus軟件在燃煤發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

(一)煙氣脫硫

電廠排煙中含有的大量硫化物是形成酸雨的主要原因，也是空氣的污染源之一。因此，對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理勢(shì)在必行。陳茂兵[1]等人利用軟件平臺(tái)模擬了濕法脫硫的過(guò)程，詳細(xì)介紹了吸收塔，換熱器等關(guān)鍵設(shè)備的選型，設(shè)計(jì)和核算，降低了工程造價(jià)和設(shè)備費(fèi)用。孫志翱[2]等人模擬了濕法脫硫的工藝過(guò)程，對(duì)比了吸收劑濃度、煙氣流速等參數(shù)對(duì)物質(zhì)吸收過(guò)程的影響。

(二)技術(shù)方案的研究

Aspen plus可以為大型設(shè)備集成提供研究平臺(tái)。它除了能模擬單個(gè)系統(tǒng)的流程，還能提供復(fù)雜系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果，并且可以將多種解決方案進(jìn)行對(duì)比，得出最優(yōu)結(jié)果。古雯雯[3]基于Aspen plus軟件建立了發(fā)電廠系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱利用及混合系統(tǒng)計(jì)算模型,并以電廠機(jī)組和集熱器為對(duì)象,進(jìn)行了模型分析，從熱經(jīng)濟(jì)性方面出發(fā),運(yùn)用靈敏度分析工具計(jì)算了將太陽(yáng)能與火電系統(tǒng)在不同部位耦合時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo),獲得了最佳耦合方式。

(三)高背壓機(jī)組的性能分析

作者將Aspen plus應(yīng)用于火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)的數(shù)值模擬中，搭建了鍋爐整個(gè)運(yùn)行流程，并且在收率反應(yīng)器中嵌入Fortran語(yǔ)言用于限定煤的分解和碳的轉(zhuǎn)化率，用以研究其換熱和燃燒特性，獲得了較為滿意的計(jì)算結(jié)果。下圖為隨著煤粉含濕量的增大煙氣的換熱量遞減的變化關(guān)系。

(四)其他應(yīng)用

Aspen plus軟件還可以應(yīng)用于煤氣化聯(lián)合循環(huán)[4]，以及煙氣脫碳[5]等。結(jié)果顯示能為燃煤發(fā)電系統(tǒng)提供良好的研究平臺(tái)。

四、總結(jié)

本文對(duì)Aspen plus軟件在燃煤發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用做了較為全面的闡述，運(yùn)用Aspen Plus軟件指導(dǎo)電力系統(tǒng)的開發(fā)與運(yùn)行等工作,其對(duì)實(shí)際流程模擬結(jié)果準(zhǔn)確可靠,而且簡(jiǎn)單易行,當(dāng)需要考察某個(gè)變量時(shí),只需在改變輸入條件,便可直觀的查看模擬結(jié)果,節(jié)省人力物力,有效的提高了工作效率。

[1]陳茂兵,繆明烽,盧作基.Aspen Plus軟件在煙氣脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].綠色科技,2011,(2):141-143

[2]孫志翱,金保升,李勇,等.基于ASPEN PLUS軟件的濕法煙氣脫硫模型[J].潔凈煤術(shù),2006,12(3):17～18.

[3]古雯雯.基于Aspen Plus的太陽(yáng)能與火電機(jī)組集成與性能分析[D].華北電力大學(xué)(北京),2009

[4]白玉峰.整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)性能計(jì)算與分析[J].黑龍江電力.2006(04)

[5]劉歡,李芳芹,張繼發(fā),劉繼勇.基于Aspen Plus軟件的燃煤煙氣脫碳系統(tǒng)[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào),2014(5)

Application of Aspen plus software in coal
fired power generation system

ZHAO Yong

(Shandong Jianzhu University,Department of Thermal Engineering,jinan 250102,China)

The software modules of Aspen plus are introduced,and describes the sensitivity analysis and process optimization function.discusses the application of the unit operation module in the power generation process are discussed.Provide reference for the research of coal-fired power generation system

simulation;coal-fired power generation;application.

趙勇(1982-)，男，碩士研究生，研究方向：電廠安全管理和節(jié)能理論的研究。