A novel carbon trap sampling system for coal-fired flue gas mercury measurement

A novel carbon trap sampling system for gas-phase mercury measurement in flue gas is developed, including the high efficient sorbents made of modified biomass cokes and high precision sorbent traps for measuring particle-bound and total vapor-phase mercury in flue gas. A dedusting device is installed to collect fine fly ash for reducing the measurement errors. The thorough comparison test of mercury concentration in flue gas is conducted between the novel sampling system and the Ontario hydro method （OHM） in a 6 kW circulating fluidized bed combustor. Mercury mass balance rates of the OHM range from 95.47% to 104.72%. The mercury breakthrough rates for the second section of the sorbent trap are all below 2%. The relative deviations in the two test cases are in the range of 15. 96% to 17. 56% under different conditions. The verified data suggest that this novel carbon trap sampling system can meet the standards of quality assurance and quality control required by EPA Method 30B and can be applied to the coal-fired flue gas mercury sampling system.

配置吸收式热泵的热电联产机组厂级智能运行优化

为提高配置吸收式热泵的热电联产机组的全厂运行经济性,基于案例电厂的运行历史数据,使用滑动窗口法进行数据预处理并提取稳态工况,建立配置吸收式热泵的热电联产机组煤耗预测数学模型。以全厂热电联产机组总煤耗最小为适应度函数,利用粒子群优化算法求解得出配置吸收式热泵的热电机组最佳背压和各台热电机组最佳抽汽量。基于以上研究设计了供热系统智能优化软件,实现供热系统在线监测与优化调节,对各供热单元分别提出优化指导,使机组运行经济性最佳,进而降低整体煤耗。计算结果表明:实行供热系统智能优化策略可为案例电厂供热系统平均每小时节省标准煤约1.81 t,节能效果显著。

深度调峰背景下火电机组热电解耦技术路径对比分析

新能源发电在出力和发电负荷上具有波动大、不稳定的特点,为解决新能源机组上网后带来的上述问题,利用多种热电解耦方式对火电机组进行改造,并对不同技术路径进行对比分析,探究火电机组解耦潜力与调峰能力。采用EBSILON Professional软件进行模拟仿真,对不同热电解耦方案下调峰负荷空间进行评估和对比分析。计算结果表明,低压缸零出力热电解耦改造方案可以使机组的调峰能力得到最大的改善。在原最大供热负荷304.60 MW下,最小发电量下降172.21 MW,最低电负荷率下降32.70%。火电机组经过热电解耦改造可显著提高热电机组与新能源机组的协调调峰能力,提高发电单元整体发电的稳定性。

考虑REGS和可调热电比的综合能源系统优化调度

在“双碳”目标背景下,针对热电联产机组“以热定电”模式导致的弃风问题,文章提出了一种考虑可再生增强型地热系统(Regenerative Enhanced Geothermal System,REGS)和可调热电比的综合能源系统(Integrated Energy System,IES)优化调度模型。首先,构建干热岩提取循环等模型,分析了能量分配系数对于REGS作为源端的热电可调节机理;其次,研究了REGS配合光热电站和热电联产机组耦合运行机制,分析了耦合运行改善热电比的机理,并引入广义机组热电比控制模型;再次,以购能成本、运行成本、运维成本、弃风成本及碳税成本之和最小构建目标函数进行优化求解;最后,利用西北某地区实际数据进行算例分析,验证了所提模型能够提高系统经济性和风电消纳率,减少碳排放。

计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳策略

为解决传统热电联产机组的热电耦合特性以及冬季采暖期间弃风消纳问题,提出了计及碳交易含储热热电联产机组和电锅炉联合运行的弃风消纳策略。首先将储热设备、电锅炉与热电联产机组联合运行来满足系统所需热负荷,从而提高热电联产机组电调峰能力。其次,为进一步控制碳排放量,引入阶梯式碳交易与优化电锅炉运行模式,兼顾系统运行成本、弃风消纳量以及碳排放量,构建计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳模型并进行求解。最后,以IEEE-30节点为例进行算例分析,结果表明所提策略能够有效促进风电消纳、减少碳排放量且有效降低系统运行成本。

多类型小容量火电机组热电解耦潜力与经济性对比评估

【目的】新能源发电存在输出功率和发电负荷的大幅波动和不稳定性问题,对电力系统稳定运行造成一定挑战。小容量火电机组热电解耦后参与电力系统整体运行,可提高电网调度效率与系统安全性,为此,采取多种热电解耦技术对3台小容量火电机组进行改造,并对各种技术路线进行了比较研究。【方法】通过使用EBSILON Professional软件进行模拟实验,对各种热电解耦方案在调峰负荷方面的潜力进行了评估和对比分析,并对改造后的经济性进行分析。【结果】水冷背压式机组热电解耦潜力空间较大,较其他机组有着明显优势,热泵改造机组最大供热下日利润提高217.18万元。随着抽汽热负荷变化,水冷凝汽式机组热电解耦潜力变化整体趋势平缓,最易控制,热泵改造机组最大供热下日利润提高202.25万元。空冷凝汽式机组热泵改造最大供热下日利润提高26.13万元。【结论】经过热电解耦升级的火电机组,能够大幅增强其调峰效果,热泵改造能有效提高日利润,从而提升整个发电系统的稳定性和发电效率。

火-风-光多能互补系统中燃煤机组“三联改”适用性研究

基于山东省能源结构的调整现实,在不同的可再生能源渗透率场景以及核电基荷运行场景下,研究火-风-光多能互补系统中燃煤机组“三联改”适用性。基于各类型热电联产机组热力学模型,求解“三联改”热电厂的热电负荷运行域,在两种场景下进行了火-风-光多能互补系统中电力不平衡度最小的热电联产机组优化调度。结果表明,与原始热电厂相比,“三联改”后的热电厂能提供更强的顶峰发电能力与可再生能源的消纳空间。火-风-光多能互补系统中热电联产机组的最优调度结果表明,“三联改”热电厂的累计电力不平衡量始终明显低于原始热电厂。能源系统内的基荷占比越大,越不利于燃煤机组平抑可再生能源的波动性。此外,对“三联改”热电厂在应对可再生能源波动性时的最优调度策略进行研究,研究结果表明,燃煤热电联产机组“三联改”可显著平抑可再生能源高渗透率带来的波动性,提升对可再生能源的消纳能力。针对各类型机组运行特性提出的调度策略,能为山东省能源系统转型过程中燃煤机组的灵活性改造选择及优化运行提供参考。

某热电联产电厂双机组跳闸事故分析及解决措施

电网系统发生线路外部破坏事故时,某热电联产电厂双机组同时跳闸,引发全厂停电及1台锅炉发生干锅事故。对比两侧保护动作情况列出动作时序图,分析机组跳闸原因,提出解决措施。全面提高了该热电联产电厂机组的运行可靠性,降低了线路外部发生破坏事故时对电厂及电力系统的影响,保证了电力系统安全稳定运行。

热电联产机组与热网的耦合特性分析与仿真

为研究热电联产机组与供热管网之间存在的耦合特性,建立了330 MW抽汽式热电联产机组的精确模型,以及5路并联的多级供热管网和热用户的模型。采用控制输入扰动仿真,分析了机组模型结构特点和动态特性;通过传统炉跟机协调控制与供热测PID控制,分析了热电联产机组和供热管网之间的瞬态特性。仿真结果表明,供热管网中存在较强的热惯性,调节热负荷能够快速改变发电负荷的动态响应,说明利用热网的热惯性可以提高热电联产机组的调频调峰能力。

300 MW循环流化床热电联产机组深度调峰分析

在保证供热需求和机组安全稳定运行的前提下,通过锅炉燃烧调整、供热抽汽阀门开度调节、环保参数控制等手段,将某机组供暖期间的最低技术出力由50%额定负荷降低至45%额定负荷,利用现货交易规则电厂在45%额定负荷时段获得了比50%额定负荷时段高的售电收益,同时降低了燃料和环保支出。但因为机组出力过低带来了一些问题,例如供热抽汽量受限、不完全燃烧热损失增大等,针对这些问题,提出了相应的应对措施,以保证机组安全运行。

背压机组与抽凝机组经济性计算方法改进研究

传统的火电厂技术经济指标计算方法着眼于系统用能的数量平衡,反映的只是能量的外部损失,无法揭示系统内部存在的能量质量损失,在计算背压机组的技术经济指标方面存在缺陷,无法真实体现采用背压机组热电联产项目的能量利用水平。对三类计算热电联产机组技术经济指标的分析方法进行简要分析,并基于热力学第二定律,提出兼顾能量的数量特性与质量特性分析热电联产项目能量利用水平的改进方法,结合具体算例,计算并对比背压机组和抽凝机组的技术经济指标。结果表明:随着供热量的增加,热电联产的供热煤耗率将下降;当抽凝机组的热电比高于某个临界值时,抽凝机组的能源转换效率将高于背压机组,证明“背压机组是效率最高的热电联产方式”的观点是值得商榷的。

330MW热电联产机组低压缸微出力供热改造

探讨330 MW热电联产机组低压缸微出力供热改造的可行性,分析供热系统存在的效率瓶颈,制定改造方案,包括刚柔性运行工况调整、切缸设计以及喷水减温和抽凝系统优化等。该改造方案能够增强机组的供热能力和发电能力,提升机组的灵活性和经济性。

电-气-热综合能源系统协同调度优化研究综述

在“双碳”目标驱动和大规模新能源接入电网的背景下,燃气机组、电转气、热电联产机组等耦合设备的灵活调节能力被逐渐挖掘,这也使得电力、天然气、热力系统的耦合程度逐渐加深,传统的独立调度方式不再适用。实现电-气-热综合能源系统的协同调度,是提高能源利用率和应对新能源不确定性的重要手段。首先分析了三类能源系统在优化调度研究中常用的能流模型及耦合设备建模,然后从电-气-热综合能源系统应对新能源不确定性方法、耦合系统建模、优化求解算法和系统安全域四个方面阐述现有研究进展。最后,对目前电-气-热综合能源系统协同调度研究面临的关键问题进行总结,并对后续综合能源系统协同调度的发展方向进行了展望。

The Effects of SO_3 in Flue Gas on the Operation of Coalfired Units and Countermeasures

There exists a certain amount of SO_3 in flue gas discharged from coal-fired power plants. With the operation of the selective catalystic reduction( SCR) denitrification system,SO_3 concentration in the flue gas increases,which will lead to fouling,erosion and plugging of downstream equipment. In this study,the main effects of SO_3 on the safety,stability and efficiency of units were analyzed,and measures to control SO_3 were proposed.

耦合不同储热模式的热电联产机组调峰性能研究

储热技术是目前应用最广泛的储/蓄能技术之一,因此在燃煤机组的“三改联动”过程中,耦合储热装置的灵活性改造技术具有较好的应用前景。为了评价不同储热模式改造技术的性能,建立了耦合高温储热、低温储热、高低温储热、低温电锅炉储热以及高温电锅炉储热的热电联产机组性能计算模型,并以某350 MW机组为例进行了性能计算。结果表明,在机组调峰能力方面,由于电锅炉的功率可大可小,相对灵活,因此采用电锅炉的方式可以将机组出力降低至30%甚至更低,具有更好的调节灵活性;而采用低温储热方式的机组调峰能力最差,最低负荷率只能降低至42%左右。从机组的综合热效率方面看,低温储热方式的综合热效率最高,不同储热负荷下均能超过51%,低温电锅炉模式最低,仅有38.93%,其余三种储热模式综合热效率相当。

基于数字孪生技术的热电联产机组建模研究

为建立精确有效的热电联产机组动态模型,利用机组运行数据,提出一种基于数字孪生技术的热电联产机组建模方法。首先提取机组数据服务器内存储的历史数据,采用改进遗传模拟退火的模糊C均值方法对其进行聚类,建立历史数据聚类库;然后在机组运行期间,采集并传输实时运行数据,利用多级相似度识别策略,在历史数据聚类库内检索最接近实时运行数据的历史数据;接着基于优化的极限学习机将搜寻到的历史数据用于机组建模;最后以杭州某热电联产机组为实验对象,建立该机组的孪生模型并进行对比实验。结果表明:所建模型满足精确性要求,能够跟踪机组实时状态响应;并且可以通过灵活改变建模过程中参数的设定来进一步优化模型精度。

集成蒸汽喷射器的热电协同系统全工况性能分析

为实现热电联产机组的热电解耦和深度调峰,提出集成蒸汽喷射器的热电协同系统,并建立了系统全工况分析模型。以某330 MW热电联产机组为例,集成蒸汽喷射器的热电协同系统作为喷射器协同机组,对比分析了2个机组的运行灵活性和经济性。结果表明:当供热量为795 GJ/h时,热电联产机组与喷射器协同机组的电负荷率调节范围分别为45.99%~81.75%和15.78%~100%,喷射器协同机组具有更高的运行灵活性,机组深度调峰能力突出;在特定工况下,喷射器协同机组在峰谷周期内的整体经济优势明显;喷射器引射比越大,电力高峰期锅炉负荷率越高,峰电量与谷电量的上网电价比越大,机组的整体经济优势越明显;随着供热量的增加,系统的经济收益呈先升高后降低的趋势。