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.

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。

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。

基于CEEMDAN混合WTD-XGBoost-LSTM的电厂锅炉主蒸汽压力预测

提出了一种电厂锅炉主蒸汽压力预测的方法,该方法基于自适应噪声完备集合经验模态分解CEEMDAN,并对复杂高频分量进行小波降噪WTD处理,随后针对不同分量特征分别构建极限梯度提升XGBoost和长短时记忆LSTM网络模型进行预测,最后叠加获得最终预测结果。并选择多种对比模型,使用实测数据对比预测效果。结果表明,所提模型在时间滞后性和预测准确性方面均优于其他模型,具有较强的工程应用意义。

“双碳”目标下钢铁企业煤气发电技术发展及影响

钢铁企业煤气发电技术有助于我国钢铁行业实现“双碳”目标以及应对欧盟碳边境调节机制(CBAM)贸易壁垒。通过研究钢铁企业煤气锅炉发电技术发展及其对钢铁企业碳排放的影响,年产粗钢1 000万t的钢铁企业采用新型高效超超临界参数煤气锅炉发电技术可减少二氧化碳年排放量188.57万t,较采用高温超高压煤气发电技术的相对减碳量增幅达15.71%。通过基于欧盟碳边境调节机制规则的计算分析,采用新型超超临界参数煤气锅炉发电技术的钢企钢材单位出口成本较我国钢铁行业总体水平降低约94.2元/t,相对降幅达10.9%。

电站锅炉承压部件失效风险评估

电站锅炉承压部件故障,可能严重影响电站运行和安全,需要全面评估风险,防患于未然。因此,本文围绕电站锅炉承压部件失效风险评估展开讨论,旨在为电站管理部门提供参考的风险评估过程和预防措施。希望通过本文的介绍,能够进一步加深人们对电站锅炉的认识,从而更好地推动电站的发展。

电站锅炉安装中对承压部件的质量控制

电站锅炉是供电系统中的重要组成部分,其供电效率和供电质量对电力企业而言十分重要,关乎电力企业的稳定发展。承压部件安装质量直接影响电站锅炉的整体运行,因此在电站锅炉安装过程中,应加强对承压部件质量问题的重视程度,保证其运行的安全性、可靠性,进而促使电力企业的稳定发展。基于此,将针对电站锅炉安装中对承压部件质量控制的问题进行深入研究,以供相关单位参考。

用于一次调频分析的汽包锅炉模型及参数在线确定方法

火电机组的一次调频性能与锅炉蓄热能力密切相关,为准确反映不同工况下亚临界汽包炉机组的一次调频特性,该文建立了汽包锅炉分布式参数动态模型。模型采用动态热量流法分析换热特性,同时考虑工质变物性,重点描述工质的换热、相变及流动过程。模型参数可基于机组分布式控制系统的监测数据在线计算,能够准确反映机组调频能力随运行工况的变化。以包头电厂600MW机组为例进行模型验证与仿真分析,结果显示,在-0.1Hz频差阶跃扰动下,加入该文所建锅炉模型后,调频功率仿真曲线和实测曲线在30s时的相对误差从38.74%有效减小至-2.16%(90%工况),该文所建模型能够较为准确地描述汽包锅炉主蒸汽压力等关键参数在一次调频期间的动态响应特性。

基于分频和自适应死区控制的火电机组一次调频策略

随着大规模的新能源并网,电力系统的频率稳定问题面临着巨大挑战。由于火电机组惯量更大,可以深度挖掘其一次调频的潜力,通过分频装置对一次调频系统的反馈信号进行分解得到不同频段的信号,对不同频段信号设置适当的频率死区区间,从而能够分频段对火电机组进行控制调节,进而改善提升火电机组的一次调频性能。为了研究机组分频控制对系统一次调频能力的影响,在仿真软件中搭建电力系统一次调频模型,在不同工作环境状况下的仿真结果表明分频控制能够有效地改善系统调频性能。此外,还引入锅炉的协调控制系统模型。通过对锅炉主蒸汽压力的分析,验证了该策略在加强机组一次调频能力的同时,也提高了机组的稳定性。

某300 MW循环流化床煤电机组灵活性运行技术探讨

为实现“双碳”目标,缓解高比例新能源并入电网后的调峰压力,提升煤电机组灵活性,对循环流化床热电联产机组灵活性技术的实施方案进行了探讨。以山西某电厂2×300 MW亚临界循环流化床机组为例,分别从供热期、非供热期以及全时段的角度出发,开展了煤电灵活性运行研究。在供热期开展的灵活性改造,采用低压缸微出力、高低旁路联合供热和电锅炉等多种调峰技术联合实施及综合改造技术路线,提高了循环流化床煤电机组供热期灵活性运行能力;针对热电联产煤电机组在非供热期调峰不足的缺陷,采用高参数蓄热态蓄热方式的压火调峰技术,进行了焖炉压火近零深度调峰试验和探讨;同时结合该电厂在全年可开展应用的工业园区间接调峰技术,提出了300 MW亚临界循环流化床煤电机组灵活性提升综合改造技术路线。总之,循环流化床热电联产机组在供热期可以通过低压缸微出力运行供热改造技术,高、低压旁路联合供热技术以及电锅炉技术提高机组运行灵活性。压火调峰技术为循环流化床热电联产机组在非供热期提升灵活性提供了参考路径,该技术实施与机组设备状态、辅机配置、设备可控性自动化水平有紧密关系,提高煤电机组运行水平及可控性是实现机组运行灵活性的基本要求。工业园区内供汽可在全年间接实现调峰,联合供热期和非供热期调峰技术进一步完善了CFB煤电机组灵活性提升综合改造路线,为有需要提高运行灵活性的循环流化床热电联产煤电机组提供了技术参考。

基于CNN-GAN数据增强网络的电厂锅炉管道温度压力及健康状态预测

电厂锅炉管道系统随着机组参与深度调峰而承受的交变载荷不断增加,对管道温度、压力预测和健康状态评估提出了新的要求。基于电厂真实管道温度、压力数据,提出了多阶管道健康评价算法,搭建了CNN-GAN数据增强网络。通过CNN-GAN数据增强网络与管道真实运行数据,生成带管道健康评价函数的合成数据集。预测模型采用双层LSTM结构,对管道未来30步的温度、压力和健康状态进行预测。所提出的多阶管道健康评价算法能够准确判定温度、压力超额定和短期波动较大等非正常工况,对指导运维人员检修以及提前预警具有一定的价值。CNN-GAN算法比原始GAN能够生成更加真实的管道温度压力仿真数据集。未来30步的预测步长中,不同工况条件下,建立的预测网络最大绝对误差控制在6%以内。

烧结环冷机水密封改造提高余热发电量

某钢厂烧结机双压余热锅炉,由于环冷机下密封为填料密封,上密封为耐高温不锈钢片,正常运行漏风量大,余热回收利用率低,影响了系统发电量。经分析后,对环冷机及其配套设备进行了升级改造,既满足了环保要求,又提高了系统发电量。

基于火电厂灵活性改造的经济性研究

结合火电厂灵活性改造的项目实际,对相关影响因素进行识别并对结果进行分析,结合“三北”地区现状,找到符合“三北”地区的火电厂灵活性的合理改造方式,为后续改造的进行提供参考,助力市场布局建设。

600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁的选型及水动力研究

在超临界及亚临界压力范围内对不同尺寸的内螺纹管和光管的流动传热特性进行了实验研究,得到了偏离核态沸腾(DNB)和蒸干(DRYOUT)的发生规律、管子流动和传热的特性,建立了计算复杂流动网络系统回路流量及节点压力的数学模型,对非线性方程组采用迭代方法进行了求解,并对1台600 MW超临界循环流化床锅炉的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在BMCR和在75%BMCR负荷下锅炉运行是安全可靠的.另外,笔者还研究了吸热偏差对流量分配及壁温分布的影响,结果表明流量与吸热量呈正响应特性.

循环流化床锅炉3种典型布风板风帽阻力特性的试验

布风板风帽是循环流化床锅炉的重要装置,风帽的阻力设计是风帽设计的基础.建立了风帽试验台,研究了钟罩式、Γ型和箭头型3种典型结构风帽的阻力系数,并定性比较了3类风帽的优缺点.

锅炉炉内承压部件的蠕变分析及寿命计算

以高温过热器为例,对锅炉炉内承压部件的寿命损耗规律进行了分析,采用拉森-米勒参数式确定蠕变断裂时间,用罗宾逊法则求出过热器蠕变寿命损耗,同时考虑疲劳对高温金属的破坏作用,最终得到适用于在线监测系统的过热器蠕变寿命简化计算公式。在计算管壁应力时,取额定负荷下的工质压力作为恒定的工作压力,这种处理使计算得到简化并趋于安全。高温腐蚀的影响通过原始壁厚乘以一个修正系数考虑。现场直接测量过热器管壁温度信号,经过适当的补偿和修正,就可输入在线监测系统进行寿命损耗监测。

超临界变压运行直流锅炉内螺纹管螺旋管圈水冷壁的传热特性研究

在压力9～28MPa,质量流速600～1200kg/(m2s),内壁热负荷200～500kW/m2的工况范围内,研究了φ38.1×7.5mm倾斜上升内螺纹管(倾角α=19.5°)中水的传热特性.试验结果表明:在亚临界压力区,内螺纹管传热强化作用明显,有效地抑制了膜态沸腾的发生,但在近临界压力区此传热强化作用有所减弱.超临界压力区拟临界温度附近,内螺纹管内壁面与流体之间的温差较之前有所增加,但是此增幅远没有亚临界压力区发生传热后的壁温飞升幅度大.随着系统压力接近临界压力,拟临界点附近管壁与工质的温差显著增加.在超临界压力区,不同的质量流速与热负荷比例下,在大比热区内螺纹管内流体传热可能被强化也可能被恶化.在超临界压力下,由于螺旋内槽的旋流作用减弱了自然对流的影响,倾斜上升内螺纹管内壁温度的周向分布比较均匀.在高焓值区内螺纹管的周向最大温差只有10℃左右.文中提出了在考虑大比热区工质物性剧烈变化对传热影响的情况下,倾斜上升内螺纹管项部内壁传热系数的试验关联式.

亚临界及近临界压力区倾斜管与垂直管中汽水沸腾传热特性比较

在亚临界及近临界压力下,对φ32×3mm不锈钢倾斜上升光管(倾角α=20°)及垂直上升光管中水的沸腾传热特性进行了试验研究.试验参数范围:压力p=13～21.5MPa,质量流速G=600～1200kg/(m2s),内壁热负荷q=200～600kW/m2.试验结果表明:倾斜管比垂直管更容易发生第一类传热恶化(DNB),但倾斜管发生DNB后的壁温飞升峰值低于垂直管;倾斜管与垂直管类似,增加质量流速可以提高临界热负荷,在近临界压力区比亚临界压力区更容易发生DNB.提出了对超临界锅炉设计有重要参考价值的倾斜管临界热负荷、垂直管及倾斜管最小传热系数的计算关联式.

超临界压力下600 MW直流锅炉水冷壁管阻力特性的试验研究

研究国产600MW直流锅炉水冷壁管在超临界压力下的摩擦阻力特性.试验段为φ25×3mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管,试验参数为:压力p=23～25 MPa,质量流量G=400～1200kg/(m2·s),工质比焓h=600～2600kJ/kg,雷诺数Re=1.2×104～1.0×106.试验研究了工质压力、质量流速、工质比焓(工质温度)和雷诺数对摩擦阻力系数的影响.试验发现:在相变点附近,摩擦阻力系数有一阶跃增加,而且随着压力的增加,摩擦阻力系数在相变点的阶跃增加现象变弱.由试验数据得到超临界压力下水冷壁管摩擦阻力系数的经验关联式,计算值与试验值的相对误差在10%以内.

电站锅炉过热器、再热器集箱静压分布的数值研究

利用数值模拟的方法,研究了径向引入引出型分配、汇流集箱系统的静压分布规律。为了消除计算中伪扩散的影响,选用了QUICK格式。数值计算结果表明:在三通附近,气流的变化非常强烈,在远离三通的区域,气流逐渐平稳。在分配集箱进口三通的两侧存在2个涡流区,正对三通中心线的支管处静压最高,远离三通的区域,静压分布与轴向引入引出方式规律基本一致。利用该方法计算了某电厂锅炉末级再热器的流量分配和热偏差情况,与实测结果相吻合。