基于燃机余热和地热能的联合发电系统优化设计及热力性能分析

设计了一种超临界二氧化碳(S-CO_(2))再压缩系统与地热双闪蒸系统相结合的新型燃机余热利用联合发电系统。基于所建联合系统参数优化模型,应用遗传算法计算分析了联合系统内部参数和边界参数对最大输出功和燃机余热利用率的影响。结果表明:通过系统参数优化,联合系统实现了余热在2个子系统中的合理分配,加深了燃机余热的进一步利用;当一级闪蒸压力取99.89 kPa、二级闪蒸压力取29.4 kPa、S-CO_(2)质量流量取22.68 kg/s、分流比取0.3085时,联合系统最大净输出功达到6.402 MW,对应余热效率为67.9%;当一级闪蒸压力在90~115 kPa、二级闪蒸压力在25~35 kPa时,联合系统均可实现较高的净输出功,与最佳值的相对偏差在0.8%以内;随着S-CO_(2)流量或分流比逐渐增大,联合系统的净输出功均呈现先增大后减小的规律;联合系统的最大净输出功随S-CO_(2)透平进口压力的增大而增加,随S-CO_(2)透平出口压力和预冷器出口温度的增大而减小。

二次再热燃煤-捕碳-制甲醇系统集成设计与优化

针对碳捕集电厂的高能耗及CO_(2)的后续利用问题,设计了一种二次再热燃煤-捕碳-制甲醇一体化系统。以某1000 MW超超临界二次再热机组为例,采用动态自适应粒子群优化算法对所提系统参数进行优化计算,分析了碳捕集率和光电制氢成本等因素对系统性能的影响。结果表明:当碳捕集率为90%时,一体化系统的热效率相比燃煤-捕碳机组提高了6.62%,CO_(2)排放强度降低了4.45 g/(kW·h),净收益提高了33.42亿元;当碳捕集率在40%~90%内变化时,一体化系统的热效率能够稳定保持在49%以上;随着未来光电制氢成本的下降,一体化系统的净收益将显著提升。

外加电场作用下颗粒层除尘器过滤性能的数值研究

【目的】研究外加电场和细颗粒物粒径对固定床颗粒层除尘器(granular bed filter,GBF)过滤性能的影响。【方法】建立GBF的三维过滤模型和电场力模型并验证其准确性;研究有、无外加电场及不同电场强度情况下GBF对粒径为1~21μm的细颗粒物的过滤情况,并分析不同粒径的细颗粒物在GBF内部的分布规律。【结果】外加电场的存在能显著提高GBF对粒径为3~21μm的细颗粒物的过滤效率,且外加电场强度越大,细颗粒物粒径越大,GBF过滤效率提升越明显;随着粒径的增大,细颗粒物在堆积颗粒层内部的分布更加集中在高气流速度区域,且更容易通过堆积颗粒层与GBF壁面之间形成的通道;外加电场的存在使得堆积颗粒层内部的细颗粒物数量减少,分布散乱,且大粒径细颗粒物在GBF壁面附近区域发生较大规模聚集。【结论】外加电场和细颗粒物粒径的增大与GBF内部细颗粒物的分布规律密切联系,且对GBF过滤性能的提升发挥积极作用。

空冷机组汽轮机主轴直接驱动给水泵的变工况运行仿真试验

汽轮机主轴直接驱动给水泵技术是一种全新的给水泵驱动方式,目前国内尚无成熟的运行经验。针对采用该技术的某350 MW直接空冷机组进行了系列变工况运行仿真试验。结果表明:对于配置1台100%容量主机泵和1台50%容量备用泵的机组,该技术完全能够满足在机组背压快速变化、负荷变化及给水泵故障等工况下给水流量的需求。

基于极端梯度提升及可靠性评价的磨煤机故障预警方法

磨煤机实时监测预警及可靠性评价因模型复杂而存在应用困难的问题。基于XGBoost(eXtreme gradient boosting)算法建立了特征参数的实时估计模型。引入一种能适应工况变化的动态阈值确定方法,通过时间序列的不断迭代完成阈值的在线更新。进一步,采用可靠度评价方法对设备的运行状态进行实时评估,为故障后的决策指导提供可靠的依据。算例结果表明,该故障预警方法具有更高的预警准确率,可靠性评价方法正确有效,适合于工程应用。

燃煤电厂CO_(2)捕集的减排效率研究与展望

为了客观评价不同CO_(2)捕集技术的能耗水平,判别CO_(2)捕集技术的有效性和经济性,提出减排效率概念和计算模型。CO_(2)减排效率表示某种CO_(2)捕集技术的有效减排能力,即捕集单位CO_(2)所发生的CO_(2)有效减排量,减排效率模型对CO_(2)捕集技术的能耗进行归集和平准化计算,其值越大表明减排效果越佳。利用减排效率模型测算,目前我国燃煤电厂CO_(2)捕集技术的减排效率理论极值为98%,燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集技术的减排效率分别达到80%、70%和58%~68%。经工程应用实践验证,减排效率模型能满足评价要求。最后对CO_(2)捕集技术的发展进行了展望,认为未来随着捕集技术的不断进步和创新,CO_(2)减排效率将超过90%。

城乡供水一体化发展战略模式浅议

通过整合城市和农村的水资源,实现城乡供水系统的互联互通,提高水资源利用效率,保障城乡居民的用水需求。通过统筹规划、资源整合、技术创新、政策引导、保障民生和生态保护等手段,实现城乡水资源的共享和优化配置,促进城乡经济社会协调发展。

基于AHP-Fuzzy的抽-储电站综合评价研究

为了全面客观地评价抽水蓄能电站和电化学储能电站(简称“抽-储电站”),采用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)与模糊综合评价法(Fuzzy)相结合的改进层次分析法(AHPˉFuzzy)对抽-储电站两种储能方案进行综合评价。结果显示,电化学储能电站整体得分为76.1196分,略高于抽水蓄能电站的75.8339分,且其在经济效益和环境保护方面占据优势,并随着储能技术的不断更迭,这种优势将不断扩大。该研究成果不仅对抽-储电站的优选及评估具有参考价值,而且能为其他类似的复杂问题提供解决思路。

粉尘浓度检测仪棒状电极感应空间灵敏度及感应信号研究

在粉尘的环境下,粉尘不仅会对人体皮肤造成直接的危害,而且还会被人慢慢地吸入,从而对人体的器官产生不良的作用。另外,如果空气中的粉尘含量较高,还存在着发生火灾的隐患。基于此,文章从实际出发,对目前的粉尘浓度探测技术的发展状况进行探讨,并针对目前的粉尘探测方法中的不足之处,给出相应的改善对策。

基于快速排序绝对值特性全连接分类器的轴承故障诊断

工业生产中的机械设备故障是一个反复出现的问题。一个微小的故障会对机械设备造成不可逆转的损伤。严重的机械设备故障会导致企业生产部门停产,进而导致企业的经济效益下降。提供准确及时地故障诊断能最大程度避免轴承故障的出现。提出一种快速排序绝对值特性全连接分类器(fast sorted absolute feature Fully-connected classifier,FSAFCC)用于轴承的故障识别。FSAFCC有两个部分。FSAFCC第1部分是数据预处理部分。数据预处理部分是对采集到的原始信号进行随机时刻截取、取绝对值和排序的操作。FSAFCC的第2部分是利用全连接分类器进行轴承的故障分类。FSAFCC在数据预处理部分只需要进行取绝对值和重新排序的计算;FSAFCC的数据预处理部分计算步骤简单,而且计算量很小,所以FSAFCC的运算速度很快。FSAFCC方法在美国西储大学轴承故障数据集,轴向柱塞液压泵数据集和自吸离心泵数据集中进行实验,实验结果表明,FSAFCC的方法在轴承故障诊断领域不但有着很高的准确度,而且所用时间很短。

配置吸收式热泵的余压梯级利用供热系统优化设计

针对中排抽汽在减温减压过程中?损失较大的问题,提出一种余压梯级利用供热系统,使用2台背压式小汽轮机分别回收进入热泵和尖峰加热器前抽汽经减温减压的余能。以耦合吸收式热泵的600 MW热电联产机组为研究对象,使用EBSILON软件建立该供热系统的变工况模型,对其进行能量分析、?分析、经济性及敏感度分析。结果表明:在基准供热工况下,新型余压梯级利用供热系统的供电标准煤耗率较案例系统降低10.02 g/(kW·h),热泵和尖峰加热器前2台减温减压器内的?损失分别降低了77.77%和78.99%,全生命周期内的净现值有望达到13 924.22万元,动态回收周期为3.27 a;随着机组供电负荷的降低以及热网供、回水温度的增加,新型余压梯级利用供热系统的节能效果提高。

深度调峰背景下的厂级热电负荷分配优化

为解决在调峰辅助服务市场下不同容量的热电联产机组的热电调度问题,建立了多台热电联产机组调峰调度模型,该模型以全厂收益最大为目标函数,使用分段三次Hermite插值法计算燃煤成本,综合考虑机组的热电出力约束条件,使用粒子群算法求解机组之间的热电调度问题。以某热电厂典型日热电负荷为例进行算例分析。结果表明:所建调峰调度模型能显著提升全厂总收益,且全厂总收益随调峰分摊金额的提高而减少;当热负荷增大时全厂总收益也增大,在全厂电负荷约为机组额定容量之和的60%时,全厂总收益达到最大。

适用于孔板送风的孔板阻力特性研究

为了提高孔板送风房间流场预测的准确性,采用数值模拟结合试验验证的方法,以局部阻力系数为评价指标,分别对不同开孔形状、孔板厚度、孔口直径、开孔率的孔板的阻力特性展开了研究。结果表明:开孔形状对局部阻力系数影响较小,随着当量直径的增大,局部阻力系数略微增加,5种常见开孔形状下的平均局部阻力系数最大值与最小值偏差为4.5%;随着孔板厚度的增大,局部阻力系数减小,孔板厚度在1~3 mm范围内,平均局部阻力系数最大值与最小值偏差为17.8%;随着孔口直径的增大,局部阻力系数增加,直径在4~10 mm范围内,平均局部阻力系数最大值与最小值偏差为15.1%;随着开孔率的降低,局部阻力系数显著提高,且两者之间存在幂函数的变化关系。通过对数据进行分析,得到了适用于开孔率范围为0.01~0.05的孔板局部阻力系数近似计算式,该式为孔板送风房间流场预测提供了一定的数据基础。

基于多层感知机的超超临界火电机组煤耗建模

提高燃煤火力发电机组的运行灵活性成为目前消纳新能源入网的可靠手段,然而燃煤机组频繁变负荷、变煤种等特点增加了机组运行优化控制的难度,迫切需研究和开发更智能、更先进的运行优化方法。建立准确的能耗动态模型,是实现优化运行的基础,为提高机组运行优化效率,提出了一种基于多层感知机神经网络(MLP)的煤耗建模方法,该方法统筹考虑锅炉侧和汽机侧参数对煤耗的耦合影响关系。以一台660 MW超超临界火电机组为建模对象,选择了54个主要的运行参数作为模型的输入特征,输入特性包含锅炉侧主要运行参数、汽机侧主要运行参数以及电气侧主要运行参数,选取2 a运行数据作为建模数据,预处理后最终确定306234组用于模型的训练与验证,其中80%数据用于模型训练,剩余20%用于模型验证。模型训练采用EarlyStopping技术监控训练集的均方根误差M_(SE),模型训练过程中还需对网络层数、隐藏层节点数及训练批次数据量大小(batch_size)优化。神经网络的初始系数为随机生成,计算结果可能存在随机性,因此每个参数的调参次数均为5次,并采用其平均数作为最终值,最终确定模型隐藏层数为1,隐藏层节点数为64,激活函数选用relu,每次训练抓取的数据量为256。在训练集和测试集表现效果方面,分别有97.69%和97.67%的煤耗预测值与实际值绝对误差值±0.325 g/kWh,其中分别有62.22%和61.93%的煤耗预测值与实际值绝对误差值位于±0.125 g/kWh,同时训练集和测试集在不同误差时出现频率基本相同,说明MPL模型的泛化能力较好。MLP可替代机理模型进行煤耗计算,为实现在线实时优化奠定基础。

蒸汽动力循环耦合正、逆制冷循环的电站空冷系统

文中提出一种电站汽轮机凝汽器新型间接空冷系统,它通过特制的双相变换热器将蒸气压缩制冷循环及与其并联的逆制冷循环和蒸汽动力循环串接耦合,以使系统能根据环境温度的高低,分别利用正、逆制冷循环的相互切换和制冷设备运行参数的调整将蒸汽动力循环的平均放热温度降低到和水冷系统的相近或更低,从而使该系统既节水又低耗：而且还可增强空冷系统的环境适应能力：高环境温度时段能满发,低环境温度时段无冻害。文中介绍了该系统的组成和工作原理,预测了系统的主要效果,进行了粗略的经济、社会效益估计,指出了有待进一步深入研究的问题。分析得出结论：新空冷系统的原理可信,技术可行,效果显著。

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统一种结构优化方案

提出一种非等比压缩结构的储能系统,在此基础上提出4种具体的系统结构方案,并与以往文献提到的等比压缩结构的储能系统进行对比分析。结果发现:在总压缩比相同的情况下,等比压缩结构的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统的储能密度随压缩级数的增大而减小,储能效率随压缩级数的增大而升高;对于非等比压缩结构的储能系统,储热介质能达到的温度越高,则系统的储能密度越大;用2种储热介质分阶段存储压缩热,可减小换热器的换热温差,降低系统的不可逆损失,从而提高系统的储能效率。

硅橡胶膜生物反应器中乙醇发酵与渗透汽化的耦合

用硅橡胶膜生物反应器（SMBR）实验研究连续发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒干酵母，所用碳源为工业级葡萄糖。发酵过程由于产物抑制作用，在乙醇质量浓度达到73g／L时趋于停滞，而耦合渗透汽化膜后，发酵罐内的乙醇质量浓度降低并维持在40g／L，使发酵可以连续稳定地进行。在SMBR运行达到稳态后，乙醇的体积产率为4．02g／（L·h）。发酵液中乙醇质量浓度维持在20～63g／L，聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜的总渗透通量为1220—800g／（m^2·h），分离因子为5～9．2。与传统发酵和分离相同进料质量分数的乙醇溶液相比，乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能相互耦合并得到强化。与较小规模耦合系统（发酵体积1L和2L）比较，性能稳定良好。

超临界、超超临界机组运行安全性、可靠性分析

对影响我国超临界、超超临界机组主、辅设备运行安全性和可靠性指标的原因进行归类、总结和分析。结果表明,制造质量不良、施工安装质量不良、设备老化、检修质量不良是影响机组主设备运行安全、可靠性的主要原因,尤以制造质量不良为主;漏粉、漏水、漏汽、机械磨损、堵塞、断裂、振动、冲蚀、开焊等是影响机组辅助设备运行安全、可靠性的主要原因。

超超临界机组用P92钢焊接技术的研究

新型马氏体耐热钢P92钢以其卓越的抗高温蠕变性能,成为超超临界火力发电机组的主蒸汽管道用材。文中对P92钢的焊接技术进行了较深入地探讨,对钢材的焊接性进行了试验研究,结合国内外标准及钢材的运行工况确定了焊接工艺评定合格的力学性能指标;对国外的几种焊接材料进行了力学性能和施焊工艺性对比,确定试验所用焊接材料;通过试验确定了此种耐热钢最佳的后热实施工艺,最终提出了符合规范的可行的P92钢焊接工艺和热处理工艺及控制措施。

火力单元机组的前馈模糊神经非模型协调控制

提出了一种前馈模糊神经非模型协调控制方法。使用该方法设计的非模型控制器由模糊控制器和神经元控制器复合构成 ,针对某单元机组进行了实例仿真试验。结果表明 :这种新的控制方法不仅具有满意的控制性能 ,而且具有强鲁棒性和抗干扰性能 ,它显著地提高了协调控制系统在机组负荷及工况变化时的鲁棒性和控制品质。这种新的控制系统设计方法非常简单 ,不需要解耦补偿 ,而且控制器参数选择不严格 ,可方便地用于工业控制。图 7参