Sliding Mode Predictive Control of Main Steam Pressure in Coal-fired Power Plant Boiler

Since the combustion system of coal-fired boiler in thermal power plant is characterized as time varying, strongly coupled, and nonlinear, it is hard to achieve a satisfactory performance by the conventional proportional integral derivative (PID) control scheme. For the characteristics of the main steam pressure in coal-fired power plant boiler, the sliding mode control system with Smith predictive structure is proposed to look for performance and robustness improvement. First, internal model control (IMC) and Smith predictor (SP) is used to deal with the time delay, and sliding mode controller (SMCr) is designed to overcome the model mismatch. Simulation results show the effectiveness of the proposed controller compared with conventional ones.

Power Generation Systems Using Continuous Blowdown Waste Heat from Drum Boilers Driving an Organic Rankine Cycle

提出了一种利用汽包锅炉排污系统余热的有机朗肯循环发电系统,有机工质回收扩容器疏水的热量,并通过气轮机发电。建立了系统的热力性能分析模型,并对R227ea、RC318、R236ea、R245fa、R245ca、R123和R113等7种工质的热力性能进行了优化。结果表明,临界温度高的工质,其o2循环的最佳主气温度（蒸发温度）反而低；亚临界循环采用干流体时,过热不利于余热的利用；超临界循环可以改善热源与工质间的温度匹配,有利于增大系统输出功,但是其运行压力高、大比热区的传热恶化等问题是实际运行和设计需要考虑的因素；R236ea的热力性能优于其余6种工质。

电厂锅炉实验虚拟仿真系统建设与应用

为开展能动专业核心课程“锅炉原理”的实验教学,校企合作开发了电厂锅炉实验虚拟仿真系统。基于两相流动与辐射对流传热原理构建的仿真系统,由风烟和汽水两大模型构成,严格遵守质量、能量、动量守恒方程。变负荷虚拟实验显示,随锅炉负荷增加,热效率降低、燃料耗量增加。根据辐射传热原理,结合火焰平均温度计算发现:只有炉膛出口烟温增加,才能保证炉膛传热负荷增加,继而抬升排烟温度,导致排烟热损失变大、锅炉热效率降低。锅炉原理实验虚拟仿真,可训练学生运用锅炉本体热力计算原理分析问题的思维,是落实创新能力培养的重要举措。

The Development and Research on the Coordinate Control Strategy Between Turbine and Boiler in Fossil Power Plant

Based on the research on domestic and international automatic technical development in fossil power plant,the paper analyses the recent situation of the coordinate control system between turbine and boiler of domestic fossil Power Plant,provides the development thought of coordinate control system between turbine and boiler,and describes the application prospect in control system of fossil power plant combining with the application experience.

计算机视觉的电站锅炉水冷壁缺陷检测方法

发电厂锅炉巡检可有效避免安全事故发生,针对现场巡检过程中,锅炉水冷壁巡检区域较大,部分区域检测困难问题,开发一种基于YOLOv3模型的水冷壁缺陷检测系统。无人机携带视觉采集装置,对豫能集团某电厂锅炉水冷壁进行图像采集,画面经压缩后实时无线传输到检测末端装置,采用YOLOv3算法对水冷壁数据进行分析,对模型重要参数进行调整并做出样本增广与平衡化改进处理,提高检测效果,共测出磨损、裂缝、氧化等106处失效部位,与人工检测对比,成功率达77.9%。该方法解决了在巡检区域大、部分区域检测困难问题,使大型电站锅炉在开展水冷壁检测方面实际付出的成本得到有效缩减。

超(超)临界电站锅炉外部检验分析

超(超)临界电站锅炉的使用和运行管理水平决定了机组的安全性,及时通过外部检验发现问题并进行处理是行之有效的方法。本文归纳了外部检验具体项目,在收集汇总了大量超(超)临界电站锅炉检验结果的基础上,分类统计了各检验项目发生问题的概率,并对主要问题可能引起的安全风险进行了分析。检验人员在确定检验方案时,可参考该统计结果,能够提高外部检验工作的质量及时效性,为保障锅炉的安全稳定运行发挥作用。

CCPP机组余热锅炉高压蒸发器泄漏分析与处理

燃气-蒸汽联合循环机组(CCPP)作为高效能源转换系统,在钢铁等工业领域得到广泛应用。余热锅炉作为CCPP机组的核心部件,其稳定运行直接关系到整个机组的效率和安全性。文章针对某钢厂燃气轮机组配套余热锅炉高压蒸发器上部迎烟气面频繁泄漏问题进行了深入研究,分析泄漏原因为其下联箱内沉积物导致蒸发器管内水流量减小,进而产生汽水混合物的冲击腐蚀,同时炉膛局部区域的“烟气走廊”现象加剧了这一腐蚀过程。针对这一问题,采取更换泄漏管段、改造下联箱定排管系统以提高排污效率、修复和完善烟气挡板以减少“烟气走廊”形成、优化定期排污操作以及制定定期的检查和维护计划等措施,有效地解决了高压蒸发器的泄漏问题,提高了设备的稳定性和安全性。

基于EBSILON仿真的Kalina循环发电系统研究及分析

为实现对内燃机排气余热利用系统经济性改造的综合评价,基于EBSILON仿真模拟软件,提出利用Kalina循环发电系统回收烟气余热,计算获得了余热回收系统的节能潜力,对比并分析了两种Kalina循环的变工况性能。结果表明,设计工况下,透平和泵的效率分别为85%和80%,当Kalina循环偏离设计工况时,恶化了透平和泵的性能,随着发电机功率降低,透平和泵的效率均降低;随着内燃机排气流量从60%增加至100%,KCS-34热效率从14.08%增加至14.17%,后降低至13.49%,BKCS热效率从12.29%增加至12.58%,后降低至10.49%。在相同内燃机排气流量下,KCS-34的热力性能优于BKCS,前者更适用于内燃机排气余热的回收。

电站锅炉受热面高温氯腐蚀特性及防控

随着我国双碳战略目标提出,电站锅炉向高参数方向发展。为研究新疆典型高氯煤在高参数锅炉焚烧过程中可能存在的腐蚀问题,探索防护措施,模拟了高参数下燃用高氯煤的锅炉气氛,对比了Super 304、T92、C-HRA-5、TP347H和12Cr1MoV的抗氯腐蚀能力并研究腐蚀温度(600、650和700℃)对氯腐蚀特性的影响。同时探究不同氧化钇质量分数(0%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%)的In⁃conel 625涂层的抗氯腐蚀能力。结果表明:腐蚀温度对材料的抗氯腐蚀能力影响很大,当温度高于700℃时,Super 304、T92、C-HRA-5、TP347H和12Cr1MoV均无法满足实际投产使用。在650℃时,C-HRA-5和TP347H表现良好,其拟合的腐蚀增重曲线分别为:y^(2)=312.371x,R^(2)=0.96和y=1.927x,R^(2)=0.94。Inconel 625涂层明显提高了12Cr1MoV基体抗氯腐蚀能力。随着涂层中氧化钇含量增加,抗氯腐蚀效果呈先升高后降低趋势,添加0.4%氧化钇效果最好。

基于粉管动压和煤粉分配的热态条件下中速磨煤机入口风量标定试验方法

针对中速磨煤机输运介质特点及入口管路、空间等限制,冷态纯空气条件下的测试方法无法保证磨煤机入口风量标定测试及时性的问题,热态运行工况下,选取流场稳定的磨煤机出口管道,采用等截面网格法测试各粉管动压和煤粉分配特性,并用循环迭代法获取风粉混合物流速,最终以实测的磨煤机出口风粉混合物流量与煤量、设计密封风量的差值对磨煤机入口风量进行标定。试验结果表明,在相同的实测原始数据基础上,采用上述方法获取的磨煤机入口流量更接近真实值,准确性较采用冷态纯空气条件下的计算结果提升约15百分点。该方法测试简单,实操性强,可有效提升中速磨煤机入口风量标定结果的准确性和及时性,同时,对相似工业环境中含粉气流流量的测试也有一定的指导作用。

不带外置床的700 MW超超临界循环流化床锅炉失电后水冷壁安全计算分析

通过对某660 MW电厂失电事故过程中烟气温度、蒸汽温度及工质流量的变化规律进行分析,得到了炉膛密相区、过渡区及稀相区热负荷随时间的变化规律。在此基础上,以某700MW超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为对象,建立了失电事故发生后水冷壁内的流动传热计算模型,开发了以Fortran语言为基础的水冷壁内瞬态特性计算程序。分别对密相区、过渡区及稀相区进行分析,通过计算得到了失电后的水冷壁壁温及出口工质温度等热力参数的变化规律。计算结果表明:失电后水冷壁密相区出口的最高壁温为558.6℃,稀相区出口的最高壁温为579.6℃,不需要配备紧急补水泵来保证失电后水冷壁的安全。研究结果可为电厂处理超超临界CFB锅炉失电事故提供指导。

电站锅炉承压部件剩余寿命评估方法专利申请概况

【目的】更好地掌握电站锅炉承压部件剩余寿命评估方法领域的发展现状。【方法】对国内外电站锅炉承压部件剩余寿命评估方法领域的专利文献进行搜集、标引和梳理,分析该领域国内外专利申请情况、重要专利申请人、地域分布和法律状态。【结果】电站锅炉承压部件剩余寿命评估方法的相关技术在日本已较为成熟,专利申请量趋于平稳;我国在该领域的研究虽然起步较晚,但近几年研发活跃度较高,已经成为相关技术的专利申请大国。【结论】电站锅炉承压部件剩余寿命评估方法的产业化应用还有待进一步加强,如何将这些技术投入实际工业生产获得产业化收益,是未来需要解决的问题。

水性醇酸树脂涂料在严寒地区电站锅炉的应用

介绍了水性醇酸树脂涂料的发展历程及水性醇酸树脂的主要分类及特点。根据锅炉产品的特点及防锈要求,论证了水性醇酸树脂在锅炉产品应用的可行性及应用范围,并提出水性漆在严寒地区的施工工艺特点及注意事项。

对冲燃烧锅炉掺烧污泥炉内燃烧及碱金属分布模拟研究

以某660 MW对冲燃煤锅炉为对象,采用数值模拟方法研究了掺烧干化污泥时炉内燃烧及碱金属分布情况,分析了掺烧位置、过量空气系数和污泥Cl含量对炉内燃烧及碱金属组分分布的影响。结果表明:掺烧污泥后,侧墙壁面区域碱金属质量浓度较高,采用中上层燃烧器层掺烧污泥可降低碱金属的排放速率和燃尽风燃烧器附近区域金属壁温;提高过量空气系数不仅可提高煤粉燃尽率,还可以降低侧墙贴壁区域碱金属质量浓度;降低污泥中Cl含量可有效降低烟气中的碱金属质量浓度和其他碱金属向NaCl的转化率。实际锅炉掺烧干化污泥时,建议采用中上层燃烧器掺烧,并适当降低过量空气系数以降低掺烧对炉内受热面的沾污、结渣和碱金属型高温腐蚀风险。

储热-火电耦合系统孤网运行电热特性研究

高寒地区传统的热电联产机组存在“热电耦合”现象,电网故障时会造成停机且无法供热。电锅炉加入后与火电机组构成的耦合系统能在孤网运行时带电热负荷稳定运行。于是本文基于电锅炉与火电联合系统模型与耦合系统孤网运行策略,分析了在电热负荷大范围变化时,关键参数主汽压和转速的变化规律,并给出了联合系统可承受热、电负荷的范围及保证机组安全运行的电、热负荷最大变化速率。

330 MW循环流化床锅炉深度调峰技术

为推进“双碳”政策的实施,消纳波动性较强的新能源并网发电,当前对火电机组的深度调峰要求越来越高。循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉机组在深度调峰低负荷运行工况有着先天优势,但实现20%以下的超低负荷运行依然面临众多的困难,如炉内流化的稳定性、氮氧化物的排放及炉内局部超温带来的安全性等问题。以某330 MW CFB锅炉的深度调峰技术应用为例,介绍了输煤筛分破碎系统、风帽节流圈、下二次风管等机组部件的改造,并配合烟气再循环等技术应用,成功实现了18%的超低负荷深度调峰运行,同时也很好地控制了NOx的排放。最后总结了CFB机组超低负荷深度调峰技术的关键点和难点,对深度调峰运行带来的潜在问题进行了分析,并提出了相应的解决措施。研究结果具有重要的工程借鉴作用。

基于经验模态分解的火力发电厂锅炉给水泵振动故障监测

常规的给水泵振动故障监测方法以振动故障分布特征分析为主,受到给水泵运行环境的影响,故障监测存在失误的问题。因此,文章设计了基于经验模态分解的火力发电厂锅炉给水泵振动故障监测方法。提取火力发电厂锅炉给水泵振动信号特征,采集锅炉给水泵的振动信号,反映水泵在不同频率的故障状态。基于经验模态分解构建给水泵振动故障监测模型,利用经验模态分析处理给水泵振动信号,得到IMFs幅值、频率、能量分布等参数,进一步表征给水泵振动故障状态。在线监测发电厂锅炉给水泵振动效率,设置给水泵振动效率阈值,评估给水泵的振动异常情况,从而避免故障监测失误的问题。采用对比实验,验证了设计方法的故障监测准确性更高,能够应用于实际生产中。