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作者：刘梁;高凯旋;谢德清;何建乐;黄中;金燕;吕俊复;柯希玮;
单位：太原理工大学电气与动力工程学院;清华大学能源与动力工程系;怀柔实验室山西研究院;华电国际电力股份有限公司朔州热电分公司;华电电力科学研究院有限公司;
摘要：新能源装机占比的不断提高对包括超临界循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉在内的燃煤发电机组灵活性提出了更高要求。以某350 MWCFB锅炉为对象，采用计算颗粒流体动力学（computational particle fluid dynamics,CPFD）方法，针对变负荷工况下的炉内过程响应特性开展了模拟研究，并探讨了燃烧-循环干预措施对变负荷速率的影响。结果表明：升负荷工况下，低负荷段（30%～50%机组额定负荷）的平均热流密度响应速率比高负荷段（50%以上机组额定负荷）下降约38%；仅看高负荷段，机组降负荷时热流密度响应更快，变化率比升负荷时大31%左右。不同负荷变化幅度下，炉内颗粒悬浮浓度和对流换热强度均可快速响应，而炉内温度的变化略显滞后，说明CFB锅炉更依赖传热系数的变化实现热量传递的快速调节。采用燃烧干预，如将40%的原给煤替换成百微米级的细煤颗粒，能够有效加快炉膛温度的变化，升负荷时高负荷段平均热流密度响应速率提高约43%，低负荷段也提升了近16%。此外，采用循环干预，即在升负荷时额外添加一定量的细床料，可使颗粒悬浮浓度在短时间内快速增加，从而有效提高受热表面传热率的响应速率；若进一步给入热细床料（如通过循环灰热储-回送方式），升负荷时高负荷段炉内平均热流密度响应速率可提高约31%，低负荷段也可提升13%左右。研究结果探明了CFB锅炉变负荷时的炉内响应机制，验证了循环-燃烧干预提高机组变负荷速率的可行性，为深入挖掘超临界CFB锅炉的灵活性潜力、改善其变负荷能力提供了参考。
关键词：循环流化床锅炉;;炉内过程;;响应特性;;燃烧干预;;循环干预;;数值模拟
基金资助：“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFB4100303)~~
