基于Aspen Plus的超超临界循环流化床锅炉的性能计算及分析

李 娟，李银龙，牛田田，辛亚飞，杨 冬

(西安交通大学 动力工程多相流国家重点实验室，陕西 西安 710049)

0 引 言

循环流化床(CFB)锅炉的大型化和高参数化具有节能和环保双重效益，从亚临界参数(16.7 MPa，538/538 ℃)提高到超临界参数(24.1 MPa，538/538 ℃)，发电效率可提高3.0%，若采用超超临界参数，热效率还可以提高 2%～4%[1]，大型化与高参数化是CFB锅炉技术发展的必然趋势。

目前已有1台600 MW和42台350 MW超临界CFB投入商业运行，2台660 MW超临界CFB进入调试阶段。这些锅炉机组投入运行后，经逐步完善，显示出良好的经济性和排放控制优势[2-3]。为了进一步提高效率、降低排放，超超临界CFB锅炉的设计研究势在必行。

目前大型化与高参数化的循环流化床锅炉的基础理论与设计计算还不完善，尤其是超超临界CFB锅炉，因此对于其运行模拟以及在运行条件变化时锅炉主要参数的预测尤为重要。Aspen Plus作为先进的过程模拟软件，被广泛应用于石油化工、电力等领域的流程设计和模拟，可实现过程优化、技术可靠性、经济效益和环境评估。Aspen Plus基于顺序模块化方法和面向方程的方法进行灵敏度分析、设计优化和案例研究，可应用于模拟含有固体、电解质、煤和生物质的稳态过程[4-7]。

Aspen Plus软件应用于煤解耦燃烧技术，以降低NOx排放，特别是降低N2O排放[8]。在无O2环境中，煤热解气相产物中的N主要以还原性物质NH3形式存在；而在有O2环境中，气相产物中的N以NOx、N2O形式存在。本文建立的煤耦合燃烧模型中，煤解耦燃烧过程分为3个阶段：① 煤颗粒在RYield反应器中热解后，在化学计量RStoic反应器中合成煤热解产物；……