Aspen plus软件在燃煤发电系统中的应用

赵 勇

(山东建筑大学热能工程学院 山东 济南 250102)

Aspen plus软件在燃煤发电系统中的应用

赵 勇

(山东建筑大学热能工程学院 山东 济南 250102)

介绍了Aspen plus软件相关功能，阐述了灵敏度分析和过程优化功能的特点。详细论述了该软件具有的单元操作模块在发电流程中的应用，为燃煤发电系统的研究提供参考。

模拟；燃煤发电；应用软件

一、引言

燃煤发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。将煤的化学能转换成电能是一个相当复杂的过程。如何将模拟这一流程，将其展现出来是学术界研究的重点。本文将介绍Aspen plus在发电系统中的应用，为燃煤发电系统的研究提供参考。

二、软件特点

Aspen plus是稳态模拟和优化的大型通用流程模拟软件，广泛应用于化工，电力等领域。此软件具有丰富的物性数据库，拥有一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型。

(一)软件的主要功能

1.利用设备模型进行流程的能量和质量平衡计算；

2.预测物流的流率，组成和性质；

3.减少装置的设计时间同时进行各种装置的设计方案比较；

4.在线优化完整的工艺流程。

(二)灵敏度分析和过程优化

Aspen plus里强大的分析工具包括灵敏度分析和过程优化，通过灵敏度分析用户可以研究输入变量的变化对过程输出结果的影响规律。过程优化通过调节决策变量取值，使用户定义的目标函数达到最大或最小。

三、Aspen plus软件在燃煤发电系统中的应用

(一)烟气脱硫

电厂排烟中含有的大量硫化物是形成酸雨的主要原因，也是空气的污染源之一。因此，对烟气进行脱硫处理势在必行。陈茂兵[1]等人利用软件平台模拟了湿法脱硫的过程，详细介绍了吸收塔，换热器等关键设备的选型，设计和核算，降低了工程造价和设备费用。孙志翱[2]等人模拟了湿法脱硫的工艺过程，对比了吸收剂浓度、烟气流速等参数对物质吸收过程的影响。

(二)技术方案的研究

Aspen plus可以为大型设备集成提供研究平台。它除了能模拟单个系统的流程，还能提供复杂系统的计算结果，并且可以将多种解决方案进行对比，得出最优结果。古雯雯[3]基于Aspen plus软件建立了发电厂系统、太阳能热利用及混合系统计算模型,并以电厂机组和集热器为对象,进行了模型分析，从热经济性方面出发,运用灵敏度分析工具计算了将太阳能与火电系统在不同部位耦合时整个系统的性能指标,获得了最佳耦合方式。

(三)高背压机组的性能分析

作者将Aspen plus应用于火电机组锅炉系统的数值模拟中，搭建了锅炉整个运行流程，并且在收率反应器中嵌入Fortran语言用于限定煤的分解和碳的转化率，用以研究其换热和燃烧特性，获得了较为满意的计算结果。下图为随着煤粉含湿量的增大烟气的换热量递减的变化关系。

(四)其他应用

Aspen plus软件还可以应用于煤气化联合循环[4]，以及烟气脱碳[5]等。结果显示能为燃煤发电系统提供良好的研究平台。

四、总结

本文对Aspen plus软件在燃煤发电系统中的应用做了较为全面的阐述，运用Aspen Plus软件指导电力系统的开发与运行等工作,其对实际流程模拟结果准确可靠,而且简单易行,当需要考察某个变量时,只需在改变输入条件,便可直观的查看模拟结果,节省人力物力,有效的提高了工作效率。

[1]陈茂兵,缪明烽,卢作基.Aspen Plus软件在烟气脱硫系统中的应用[J].绿色科技,2011,(2):141-143

[2]孙志翱,金保升,李勇,等.基于ASPEN PLUS软件的湿法烟气脱硫模型[J].洁净煤术,2006,12(3):17～18.

[3]古雯雯.基于Aspen Plus的太阳能与火电机组集成与性能分析[D].华北电力大学(北京),2009

[4]白玉峰.整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统性能计算与分析[J].黑龙江电力.2006(04)

[5]刘欢,李芳芹,张继发,刘继勇.基于Aspen Plus软件的燃煤烟气脱碳系统[J].上海电力学院学报,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.

赵勇(1982-)，男，硕士研究生，研究方向：电厂安全管理和节能理论的研究。