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第4期(总第161期)煤化工No.4(TotalNo.161)

2012年8月CoalChemicalIndustryAug.2012

基于AspenPlus软件的煤矸石发电系统模拟计算

赵海坤，张泳建，孟凡会，李忠

(煤科学与技术省部共建国家重点实验室太原理工大学煤化工研究所，山西太原030024)

摘要以发电规模为135MW的煤研石发电厂生产装置为基础，采用模拟软件AspenPlus,对煤研石发电系统进行了模拟优化。在进煤量为87t/h时，煤研石与原煤的实际配比为0.40:0.60;当进煤量不变，经模拟优化后，过量空气系数为1.20,空气预热温度为260℃,煤研石与原煤最大配比可达到0.46:0.54,煤研石的用量提高了15%,每年可多消耗煤研石4.18万t。

关键词煤研石，原煤，发电，配比，AspenPlus,模拟优化

文章编号：1005-9598(2012)-04-0017-03中图分类号：TQ534文献标识码：A

引言

煤研石发电可充分利用煤研石的有效热值，变废为宝，是解决污染和实现资源综合利用的有效途径，也是我国发展洁净煤技术的重要内容。

升压入网发电机热再热汽主蒸汽二笔者应用AspenPlus模拟软件，建立了135MW的煤研石发电厂模型，进行了模拟计算和分析。为了使煤矸石得到最大限度的利用，分别在实际操作条件和优化操作条件下，对煤研石和原煤的配比进行了模拟计算和分析，得到了煤研石与原煤的最大配比，提高了煤研石的消耗量。

升压入网

发电机

热再热汽

主蒸汽二

1煤矸石循环流化床锅炉发电系统

循环流化床燃烧(CFB)技术是发展较快的高效率、低污染清洁燃烧技术，具有燃料适应范围广、调峰能力强、综合经济效益好等优点，特别是在处理煤矸石、煤泥、油母页岩、城市生活垃圾等低热值固体废弃物方面，比传统的煤粉炉技术效率更高。

图1为某煤研石循环流化床锅炉发电系统示意图。

在煤研石循环流化床锅炉发电系统中，锅炉烟气出口温度是发电系统的重要技术参数，影响锅炉烟气出口温度的因素主要包括煤矸石与原煤配比、过量空气系数和空气预热温度等。在进煤量一定时，锅炉烟

去锅炉

去锅炉

省煤器预热器排入大气烟气

灰渣

一次二次

风机风机

供系统冷凝

高压加热器空气个空气

冷再热汽

低压加热器

锅炉原煤

中压汽轮机

高压汽轮机

凝结水泵

冷凝装置

补充水一

煤矸石

过热器

给水泵

再热器

除氧器

图1某煤矸石循环流化床锅炉发电系统示意图

收稿日期：2012-03-09

作者简介：赵海坤(1987一),男，吉林通化，在读研究生，2009年本科毕业于吉林化工学院，研究方向化工模拟，E-mail:knowzhao@126.com。

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气出口温度与煤研石用量成反比关系，为了满足后续工艺的顺利进行，要求锅炉烟气出口达到一定的温度，在此温度下，通过优化操作条件，可以增加发电系统中煤研石的用量，减少固体废弃物的排放。

2AspenPlus模型的建立

在某煤研石循环流化床锅炉发电系统示意图的基础上，以发电规模为135MW煤研石发电厂生产装置设计数据为基础，采用AspenPlus软件，建立了仿真模拟煤研石发电系统，其主要模拟包括锅炉燃烧、汽轮机作功、水循环和空气预热等过程。

采用RYield和RGibbs模块来模拟循环流化床锅炉的燃烧，按照煤矸石和原煤的组成，C、H、0、N、S

在RY1、RY2锅炉模块中全部转变为单质，RY1、RY2为AspenPlus中的收率反应器RYield模块。随后进入F-GIBS模块中进行燃烧，以Gibbs自由能极小化来预测反应物的平衡组分，碳随反应条件的变化部分转化，惰性组分不参与燃烧。RGibbs模块加上一个热量损失QLOST,以该热流来反映未完全燃烧和散热带来的热损失。在汽包产生蒸汽后，通过SPLIT模块，将灰渣及部分未反应的碳排出。采用AspenPlus中的COM-PR、PUMP、H