国内1000 MW超超临界二次再热锅炉技术比较与研究

能源结构的转型,节能降耗提高机组整体效率的超超临界二次再热技术在国内具有广阔的发展前景。介绍国内主要锅炉厂的二次再热技术,比较分析了各锅炉厂在1000 MW二次再热机组设计中结构参数、汽温匹配、燃烧控制等方面的关键技术和控制方法,总结了二次再热技术的核心内容,提出了百万千瓦二次再热机组控制的主要建议,为机组实际运行控制提供指导。

600MW机组锅炉掺烧褐煤试验及燃料成本计算研究

在机组各负荷工况下进行不同比例的褐煤掺烧试验。试验结果表明,随着褐煤掺烧比例的增加,锅炉热效率呈下降趋势,供电煤耗、厂用电率呈上升趋势。建立燃料成本计算模型,利用掺烧煤种比例、主烧煤种与掺烧煤种价格表达燃料成本,计算得出不同负荷下的最佳掺烧比例。实现对电厂配煤掺烧经济性的理论指导,并可用于辅助优化电厂燃料采购决策。

汽轮机转子失衡故障在轴向位置的定位研究与应用

分析转子失衡故障动力学机理,利用已知的转子径向振动数据,推导出失衡转子径向数据与轴向位置的相应关系,提出一种基于振动矢量分析的转子失衡故障在轴向位置计算方法,可以在一定范围内确定故障位置。利用转子实验台与现场实际故障验证方法的可行性,为失衡故障的全面诊断提供佐证,也为机组后续维修检查提供方向。

对冲燃烧锅炉热负荷分配对炉内燃烧影响的试验研究

介绍了某电厂超临界对冲燃烧锅炉运行情况,以东胜纳林庙烟煤作为设计煤种,以山西塔山煤矿烟煤作为校核煤种,指出实际运行中掺烧较大比例的印尼褐煤,在运行中多次发生锅炉结焦的原因主要是锅炉因热负荷分配不均、炉膛局部温度高、炉内流场紊乱等导致炉膛掉焦。阐述了通过调整优化炉内热负荷分配的措施,对热负荷分配的影响进行了分析,认为可有效解决锅炉掉焦的问题。

Grade 91耐热钢的硬度与持久强度、许用应力和运行/剩余寿命的相关性研究

利用不同硬度Grade 91钢试件的持久强度数据研究该钢硬度与持久强度和最大许用应力的相关性。结果表明,采用系列硬度试件所做确定温度和外力下的持久实验同时存在性能高估和低估现象,将这些数据综合在一起预测/外推钢的持久强度与实际值差距较大,利用由此确定的105 h持久强度计算得到的最大许用应力对应用产生不完全符合实际的影响。同时研究得到Grade 91钢在确定温度下满足最大许用应力的硬度下限的确定方法:对于硬度在201(205)HBW及其以上的Grade 91钢部件,在575(600)℃及其以下温度运行时可满足ASME BPVC 2019版规范对Type 1和Type 2型材料最大许用应力的要求;硬度在204HBW及其以上的Grade 91钢部件在575℃及其以下温度运行时可满足ASME BPVC 2017版规范对壁厚大于75 mm部件最大许用应力的要求。因此,在已有硬度范围规定(ASME BPVC 2017-2019对Grade 91钢:190~250HBW)的情况下,下调最大许用应力的ASME BPVC 2019新规范给现有硬度范围下限的实施带来一定困难,即满足该硬度下限要求却不能满足最大许用应力要求。为解决这一问题未来有必要上调硬度下限值。此外,研究了Grade 91钢运行/剩余寿命评估算法中利用短时实验数据外延105 h持久强度的函数优化。结果表明,现用算法采用幂函数拟合存在性能高估现象,若采用对数函数将不同硬度试件的持久数据分开拟合则可明显提高与实验数据的吻合性;在此基础上研究所得已知运行条件下部件厚度-硬度-运行/剩余寿命的关系将安全性评估的技术参数融为一体,可体现该方法的适用性、可靠性和直观性。以上研究结果可供相关标准修订和工业实际应用参考。

伪弹性形状记忆合金杆屈曲行为研究

对不同长细比伪弹性TiNi合金矩形截面杆进行了压缩试验,通过应变片和热电偶来捕捉杆中间截面表层材料的相变演化,采用热电偶测量杆中间截面受拉侧的温度,分析了长细比和材料相变对杆件承载能力的影响。结果表明:加载和卸载阶段,两端夹支TiNi杆的载荷-应变曲线随着长细比的改变发生明显的变化,对于短杆,相变会提高其承载能力;对于长杆,其极限承载能力取决于长细比,相变的影响集中在后屈曲阶段;对于低长细比杆件,加载阶段温度持续升高,而高长细比构件,应变达到最大值时温度已开始下降,所有杆件在卸载结束时的温度均低于加载初始时刻。

基于燃烧和汽水侧耦合数值模拟的双切圆锅炉热偏差研究

电站燃煤锅炉烟温与过热汽温偏差严重影响机组的运行安全与效率,降低上述偏差是锅炉燃烧优化的关键问题。该文首先构建一种锅炉燃烧和汽水侧耦合数值模拟方法,通过壁温迭代对燃烧侧的炉膛传热和汽水侧的工质传热进行关联,实现对于烟温和过热汽温分布的准确预测。在此基础上,以一台在役1000MW双切圆锅炉为对象,系统研究分离燃尽风上下摆角和反切角度对烟温和过热汽温分布的影响规律,并以屏式过热器区域截面温度不均匀系数为优化指标,采用极差分析确定最佳的燃尽风上下摆角和反切角度。结果表明,合理的分离燃尽风上下摆角和反切角度可降低烟温沿炉宽方向的分布偏差和过热器各管屏出口汽温的偏差。最佳工况为分离燃尽风上下摆角为-10°,反切角度为5°,截面的温度不均匀系数为1.27,与最高值相比降低4.7%。因此,分离燃尽风的反切和向下摆动可减小锅炉运行中热偏差。

9E燃气轮机DLN1.0燃烧器三维流动特性研究

为了研究旋流叶片安装角、环境温度和一级燃烧区域燃料流量配比对火焰筒燃烧室流动及燃烧特性的影响,采用Realizable k-ε湍流模型和部分预混燃烧模型对某DLN 1.0火焰筒燃烧室进行了数值计算模拟,并与燃烧调整试验结果进行了对比。研究结果表明,增加旋流叶片安装角对提高一级燃烧区域内燃料与空气的混合有增益效果,但当旋流叶片安装角大于50°时,增益效果开始减弱;在燃料和空气流量不调整的情况下,当环境温度从0℃上升至35℃,燃烧室出口NO_(x)排放的体积分数增加了28.14%;随着一级燃烧区域燃料流量占比的增加,燃烧室过渡段出口面NO_(x)排放量是先降低后上升,最低可降至5.54PPM。

基于神经网络模型的自然通风逆流湿式冷却塔热力性能研究

冷却塔是热力发电厂中重要的冷端设备。人工神经网络是研究冷却塔热力性能的一个重要方法,然而目前关于自然通风逆流湿式冷却塔热力特性的神经网络相关研究还不够充分。本文基于电厂领域36座自然通风逆流湿式冷却塔的实测热力数据,使用BP神经网络模型,对冷却塔的出塔水温、冷却数、蒸发损失水率进行预测研究。结果表明利用BP神经网络可以对冷却塔的热力性能进行较好的预测,出塔水温、冷却数、蒸发损失水率的预测均方误差以及平均相对误差分别为0.278、0.076、0.003和1.565%、18.153%、3.599%。研究结果对电厂冷却塔的热力设计及运行监测具有重要的参考价值。

基于改进LMD算法的齿轮箱故障诊断研究

齿轮箱是机械传动系统中最关键,也是最易发生故障的零部件之一。针对齿轮箱的故障诊断问题,提出了一种改进局部均值分解算法(Improved Local mean decomposition,ILMD),并将其应用于齿轮箱微弱故障特征的提取。首先,为了降低局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)算法的模态混叠效应,将一种优化的有理样条插值算法应用于ILMD包络线的构造;然后,采用ILMD算法将原始振动信号分解为一系列乘积函数分量(Product function,PF),并根据峭度值筛选出分解结果中包含故障信息最多的有效分量;最后,通过对有效分量的包络分析实现齿轮箱故障的有效诊断。实验结果表明,所提出方法能有效抑制LMD的模态混叠现象,并且能准确地识别出齿轮磨损故障。

不同背景气体对SF_6分解产物检测结果影响的研究

为了探索混合气体中SF_6分解产物的检测技术,了解不同背景气体对SF_6分解产物检测结果的影响,文中对比研究了CF_4/SF_6、N_2/SF_6等不同混合气体与纯SF_6为背景气体条件下,SO_2、H_2S、CO等SF_6分解产物检测结果的差异,研究表明,不同背景气体对SF_6分解产物的检测结果影响不同,文中通过分析拟合得出了CF_4/SF_6、N_2/SF_6混合气体对SF_6分解产物的检测结果的影响系数,并建立了几种CF_4/SF_6、N_2/SF_6混合气体为背景气体与纯SF_6为背景气体条件下SF_6分解产物转换的数学模型。

电站金属材料超声相控阵检测缺陷长度定量研究

针对电站金属材料对接焊缝常见的根部焊接缺陷,设计加工了具有相应模拟缺陷反射体的对比试块,对缺陷长度进行相控阵检测定量研究。结果表明,在一定(满屏的80%)的扫查灵敏度下,采用绝对灵敏度法能较好地实现对缺陷长度的定量测量,并建议选用满屏的50%作为边界阈值进行缺陷长度的定量测量。测量根部未焊透缺陷时,测量误差随着缺陷实际长度的增加而减小,而测量根部裂纹缺陷时,测量误差与缺陷实际长度的变化无明显关系;缺陷高度越大,长度定量测量的正偏差误差越大。

基于改进型量子粒子群优化算法的汽轮机流量特性优化研究

汽轮机流量特性是火电机组主要调节系统的重要特性之一,关系着机组安全、节能、稳定运行。本文建立汽轮机流量特性仿真优化模型,提出基于改进型量子粒子群优化算法(QPSO)的双目标仿真优化算法,以解决汽轮机流量特性线性度和重叠度耦合优化难题,实现汽轮机流量特性优化;将仿真优化结果应用至实际生产当中,解决了汽轮机流量特性突变、线性度不佳、重叠度大等问题;通过主蒸汽压损和汽轮机热耗率分析,对比了优化前后汽轮机组的节能情况。结果表明,该方法能够有效地提高蒸汽调节品质,降低机组蒸汽节流损失,促进汽轮机组的节能运行水平。

带激磁调压绕组特高压变压器励磁涌流的研究

变压器在空载合闸过程中,由于铁芯饱和会产生大量的励磁涌流。影响励磁涌流主要因素有合闸角度、铁芯磁通饱和点、剩磁和变压器结构等。对于合闸角度、铁芯磁通饱和点和剩磁已有较多论文讨论,然而变压器结构对于励磁涌流的影响鲜有讨论,文章将阐释带激磁调压绕组的变压器励磁涌流特性,并结合一例发电厂带激磁调压绕组的特高压变压器启励过程中发生的异常事件,分析剩磁对带激磁调压绕组型变压器励磁涌流特性的影响。通过仿真,比较含剩磁情况下带激磁调压绕组型和不带激磁调压绕组型变压器的励磁涌流特性。

双背压凝汽器凝结水回热装置研究

凝结水过冷会影响机组的安全和经济运行。双背压凝汽器采用不同的凝结水处置策略将产生不同的过冷度,机组经济性差异明显。通过对双背压凝汽器不同的凝结水处理方案进行分析计算,提出了利用末级低压加热器正常疏水加热凝结水降低过冷度的方法,并对回热装置进行了详细设计。实践证明,该方法的应用可使凝结水过冷度降低1～2℃,使双背压凝汽器凝结水在平均背压下的过冷度降低至0℃以下,产生了较大的经济效益,具有在工程上推广应用的重要价值。

燃气能源站主机设备风险及故障分析方法研究

针对目前分布式能源站由于没有相适宜的设备维护管理模式导致运行中存在着诸多问题,提出了采用故障模式及影响分析(FMEA)法,对燃气能源站中主机设备进行风险评估分析,以找出风险较高的主机设备典型缺陷项目。基于此,以“流量仪表指示异常”典型缺陷项目为例,采用故障树分析(FTA)法挖掘缺陷项目的主要影响因素(底事件),以期为燃气能源站主机设备的维护提供新的思路。

基于部分预混燃烧模型的燃气轮机三维燃烧特性研究

采用部分预混燃烧模型,对DLN 1.0燃烧室的满负荷预混燃烧工况的流场、温度场及污染物排放特性进行了研究,并将其结果与燃烧调整试验数据进行了比较。结果表明:该模型能够准确预测该燃烧工况;随着过量空气系数的增大,该燃烧室内流场变化较小,但高温区范围明显减小,过渡段出口面排放气体平均温度降低,温度分布系数表现为先减小后增大的趋势,在过量空气系数为2.50时温度分布系数最小,此时出口面温度分布最均匀;增大过量空气系数有利于减少NOx排放,但过大的过量空气系数需要消耗更多的能量。综合考虑,该预混燃烧工况过量空气系数取2.50较为合理。

1000 MW二次再热机组再热汽温优化调整研究

以某1000 MW超超临界二次再热机组为研究对象,采用现场试验的方法,分别研究烟气再循环、再热烟气挡板、燃烧器摆角对机组再热汽温的影响。在此基础上,利用响应面分析的方法构建二次多项式回归模型,研究烟气再循环、再热烟气挡板、燃烧器摆角共同作用下的再热汽温变化,并以设计再热汽温为目标,寻找最佳的再热汽温优化调整方案,指导运行调整,确保机组安全经济运行。

燃气轮机空气过滤器性能及运行维护研究

空气过滤器是燃气轮机进气过滤系统的重要设备,保证空气质量和纯净度以提高联合循环机组的性能及可靠性。介绍了空气过滤器的性能、分类以及空气过滤器的检测标准。对燃气轮机电厂进气过滤系统存在的问题和运行维护方法进行分析总结,并针对空气过滤器容易失效的问题,提出基于神经网络预测滤网压差的模型,及智能优化运维可行性方案,为提高燃机机组的抗风险能力,实现机组长期的安全、经济、稳定运行提供建议。

基于自适应多目标权重粒子群算法的负荷分配方法研究

现阶段在研究电网经济环保负荷优化分配问题时,将多目标优化问题转化为单目标优化问题需要遍历各权重组合并进行对比,且获得的权重组合精度较低,和最优权重组合之间仍有一定差距。据此提出一种利用发电机组数和优化目标个数共同确定粒子维数的自适应多目标权重粒子群优化(adaptive multi-objective weights particle swarm optimization algorithm,AMWPSO)算法,并利用包含6台机组的IEEE 30总线系统的数据,在计及和忽略网损2种情况下对负荷分配模型进行求解。求解结果表明所提优化算法一方面能够自动生成各目标的权重比,避免了繁琐的权重对比计算。另一方面和人工设置的邻近权重组合相比,求解的各目标权重精度高,且在发电成本和污染物排放2个综合目标下的表现更好。