The Experimental Investigation of Recirculation of Air-Cooled System for a Large Power Plant

The paper introduces thermal buoyancy effects to experimental investigation of wind tunnel simulation on direct air-cooled condenser for a large power plant. In order to get thermal flow field of air-cooled tower, PIV experiments are carried out and recirculation ratio of each condition is calculated. Results show that the thermal flow field of the cooling tower has great influence on the recirculation under the cooling tower. Ameliorating the thermal flow field of the cooling tower can reduce the recirculation under the cooling tower and improve the efficiency of air-cooled condenser also.

Research and Demonstration of Direct Air-Cooling System for 600-MW Fossil-Fired Power Plants

Given the distribution feature of resources such as coal and water, the requirements for the development of Chinese power industry, and the fact of monopoly by foreign companies, it is very necessary and significant to independently research and develop air-cooling technologies. Through experimental research, simulative calculation, process and equipment development, field tests and a demonstration project, the design and operation technologies for air-cooling system are grasped and relevant key equipment is developed. The results of the demonstration project show that the technical indicators for the air-cooling system have met or exceeded the design requirements. Part of the research results have been incorporated into the relevant national design standards. The technologies developed have been applied to more than 23 sets of thermal power units of or above 600 MW in China.

气侧均流装置对冷却三角单元流动传热特性影响的实验研究

对于间接空冷系统冷端基本传热元件−冷却三角单元,通过在其加装及相邻未加装气侧均流装置冷却三角单元内的两侧冷却柱沿散热管束横向布置风速、风温、壁温测点,进一步在左右两侧出水柱布置壁温测点,对比分析两侧冷却柱沿散热管束横向迎风风速、风温、壁温及出水壁温的变化规律,研究气侧均流装置对冷却三角单元流动传热特性及出水壁温分布的影响机制。研究结果表明:加装气侧均流装置后冷却三角单元两侧冷却柱沿散热管束横向迎风风温、壁温分布更加均匀,两侧出水柱壁温均值更低,且降低了两侧出水柱壁温差,气侧均流装置优化了两侧冷却柱的换热均匀性。

灵活调峰下在线学习的直接空冷机组背压预测模型

在灵活调峰的背景下,为适应直接空冷机组负荷动态变化与环境因素干扰,提出一种在线学习的神经网络方法对直接空冷机组背压进行预测。首先,对历史数据进行清洗,通过Spearman相关性分析确定影响运行背压的低冗余重要特征。接着,采用Hammerstein模型对背压进行模型参数在线辨识。同时,采用长短记忆神经网络和注意力机制建立直接空冷机组背压预测模型,使用在线学习的方式对模型进行更新。实验表明:该模型在预测未来1 h内不同时间跨度的背压绝对百分比误差(MAPE)低于9%,并在预测30 s内的背压MAPE低于1%。最后,在实际电厂系统中验证模型能够在实际应用中稳定运行。本研究的成果为直接空冷机组背压实时预测提供了有效的方法,这对于灵活调峰直接空冷机组的运行和管理具有重要的意义。

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。

动力电池直冷板漏率转化及测试方法

文章研究了动力电池直冷板制冷剂液态工质漏率到检漏气体气密检测漏率的转化关系,通过对直冷板泄漏的机理研究,推导出漏率转化公式,并与试验数据进行了对比。研究结果表明,直冷板在2 MPa、20℃的使用工况下,根据提出的理论计算公式可知,氦气检测时的泄漏值为1.504×10^(-5) Pa•m^(3)/s,试验直冷板的泄漏值在10-5 Pa•m^(3)/s量级,与理论计算结果非常接近,证明该公式能有效地计算直冷板漏率,可以指导工业应用。

水冷直膨式空调机组与水冷多联机组合系统在地铁车站的应用分析

以实际工程为例,提出了一种新的地铁空调设计方案,用水冷直膨式空调机组与水冷多联机系统取代冷水机组。与传统空调系统在初投资、运行能耗等方面进行了对比分析。结果表明,水冷直膨式空调机组与水冷多联机组合系统相比于传统系统,初投资增加约42.5%,节能率约为27.9%。

内蒙古某金融数据中心空调系统设计

介绍了内蒙古地区某金融数据中心采用间接蒸发冷却空调机组和风冷冷水系统的双冷源空调系统工程案例。结合内蒙古地区的气候条件,对系统的整体架构进行了阐述,并对系统节能性进行了详细分析,以期在内蒙古地区实现电能利用效率(PUE)和水资源利用效率(WUE)的“双低”目标。利用仿真软件对机房内的气流组织进行了模拟仿真,结果表明,机房内空调无论在哪种工况下运行,房间温度皆分布均匀。机房热环境评价指标参数中,供热指数(SHI)值接近0,回热指数(RHI)值接近1,机房气流组织良好,空调送风效率高,机柜无热点。

光热电站主机直接空冷系统优化探讨

光热发电是一种比较有发展前景的可再生能源发电形式,具有良好的储能和调峰能力。受制于水资源条件,目前我国光热电站的主机冷却系统多采用直接空冷系统。直接空冷系统配置对机组经济性和盈利能力均会产生较大影响。在总结和分析光热电站投资构成及运行特点的前提下,依托某案例工程进行直接空冷系统优化计算和分析。对光热电站直接空冷系统气象数据选取与处理、以及电价敏感性分析进行初步探讨。由于上网电价及成本电价普遍较高,与常规火电厂直接空冷系统相比较,光热电站直接空冷系统配置倾向于初始温差(ITD)值较低、风速较小、空冷凝汽器面积较大的方案。

大容量直冷机组同轴可调给水技术应用

在介绍内蒙古京泰发电有限责任公司二期工程采用主汽轮机同轴驱动给水技术方案基础上,针对该方案中对主汽轮机的影响进行了可行性技术分析,并对设备选型和布置及给水调节运行方式进行了阐述,以供参考和借鉴。

不同单元型式的直接空冷岛数值试验对比研究

利用ANSYS Fluent软件研究某2×660MW直接空冷岛,以期提高其整体换热性能。对不同单元型式、散热器管束和风机布置方式下的空冷岛方案进行流动和传热特性的数值模拟、分析和研究。在环境风速风向的影响下,不同布置型式的空冷岛出现一定的性能差异。静风状态下,不同布置方案的空冷岛通风量及换热量之间的差别很小,均在1%以内。TRL考核风速各风向下,与常规空冷布置方案相比,双小“A”风机低位布置方案的机组背压较低。炉后风向下,双小“A”风机低位布置方案的机组平均背压低于常规布置方案约1.57kPa。

冷端耦合相变储热罐的间接空冷机组热力特性及热经济性评价

为改善间接空冷机组冷端运行特性以实现机组提质增效,该文提出一种新型间接空冷系统,将充满RT35HC材料的相变储热罐与空冷塔及凝汽器串联,实现机组乏汽废热排放的“移峰填谷”。以某600MW超临界间接空冷机组为例,分别建立汽水循环和新型间接空冷系统热力学模型并进行耦合迭代计算,分析机组变工况热力特性并开展热经济性评价。结果表明:将相变储热罐串接在空冷塔下游是一种高效的集成方式,能在高温高负荷下吸收机组乏汽部分废热以减轻空冷塔冷却压力,并在低温低负荷下借助空冷塔将存储的废热排放到环境中。考虑储热罐放热2.5h及匹配蓄热1.05h一个周期,储热罐配置253MW·h热容量对应布置5996m2换热面积可使机组在一个周期内节省标煤近5t,标准煤耗率折算下降3.60g/(k W·h),机组背压变动也缩小近7kPa。算例分析证实了冷端配置储热罐可以很好地提升间接空冷机组的运行经济性,还可减缓机组冷端参数大范围波动。

基于数据挖掘的直接空冷机组背压预测及优化

为实现直接空冷机组冷端优化,以机组历史运行数据为基础结合数据挖掘与深度学习算法,提出了一种直接空冷机组冷端运行优化方法。首先,对获取的历史运行数据进行稳态筛选、工况划分,结合高斯混合模型算法确定机组多元工况下背压基准区间;然后,使用Spearman系数法选取特征变量,结合门控循环单元神经网络构建直接空冷机组背压预测模型,对比背压基准区间与背压预测值给出背压的优化建议和预警信息;最后,将该方法应用于某亚临界300 MW空冷凝汽式机组。研究结果表明:提出的背压优化方法能够给出有效的背压预警信息,实现空冷机组冷端优化运行。

先进超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术及工程应用

提高燃煤发电机组效率是实现节能降碳的直接手段,700℃超超临界发电的工程应用受制于高温合金材料价格成本阻碍,有必要探索新布置、新结构、缩短高温蒸汽管道以降低工程造价。本文以锦界电厂三期为例,介绍了超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术取得的工程化创新实践。该工程实践表明,锦界电厂三期作为世界首例高位布置示范工程,主厂房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,可有效降低整体重心、提高抗震性能,通过技术攻关有效保障主厂房结构、高温蒸汽管道和汽轮发电机组的安全性;与常规布置(运转层12.6~17 m标高)相比,高位布置(运转层65 m标高)主蒸汽、再热蒸汽管道分别可节省材料约34.2%、20.9%,空冷岛排汽管道可节省的材料达93%,还可以较设计值节省供电煤耗4.5~5.1 g/(kW·h),整体技术经济性显著提高;此外,项目投产后的运行监测数据显示,主厂房结构实时在线监测系统各参数均在安全阈值范围内,厂房结构、关键设备均处于安全状态。研究建议,加快发展清洁高效燃煤发电技术,统筹协调我国富煤缺水“三北”地区清洁高效先进空冷煤电机组应用高位布置技术,为未来700℃超超临界煤电机组建设节约高温蒸汽管道提供实践经验。

耦合碳捕集的直接空冷燃煤机组特性分析和背压优化

配置碳捕集技术将大幅改变直接空冷燃煤机组中汽机–给水和冷端系统的工质与能量分配,导致安全风险和经济损失。为提高耦合碳捕集的直接空冷燃煤机组发电效率,该文建立发电–碳捕集系统的全工况动态机理模型,分析变捕集率条件下子系统状态和整体经济性,揭示出捕集率对背压–发电功率和背压–风机耗功的影响规律,提出以热耗率最小为优化目标,以捕集率、锅炉负荷和环境参数为边界条件的背压优化方法。结果表明:每增大1%的CO_(2)捕集率对应1.06MW发电功率损失和15.2kJ/(kW·h)热耗率增量;背压优化降低了发电热耗约200~260kJ/(kW·h);捕集率为90%时,最优背压低至3.85kPa;高温、大风和高负荷时,捕集率的变化对最优背压影响较大。结果可为空冷燃煤–碳捕集整体系统的变工况高效运行提供决策依据。

600MW直接空冷机组风机群分区调节应用研究

为研究直接空冷机组空冷风机群分区自动控制策略,以某600 MW直接空冷机组为例,利用数字温度传感器监测各风机单元翅片管温度场,采用红外热成像试验及理论分析方法,对空冷凝汽器翅片管温度场分布规律进行分析,提出以温度转变界面表征翅片管状态的概念。通过在翅片管上布置数字温度传感器,可同时捕获各风机单元翅片管温度转变界面实时位置,并据此将56台空冷风机划分为16个分区,实现了风机群的分区自动控制。

藏区数据中心热回收式直接蒸发冷却机组的设计与测试

为了降低数据中心能耗,助力实现“双碳”目标,针对藏区特殊的气候条件和良好的空气质量,设计1种能够同时满足蒸发冷却制冷和余热回收功能的数据中心模块化机组。根据自然冷源利用率100%的混合模式、直接新风模式及蒸发冷却模式3种制冷运行模式,在600 kW焓差试验台通过模拟藏区极端气象工况及数据中心内部温度分布对其性能进行测试。结果显示:在相应工况下机组风量、机外静压、蒸发冷却模块出风温度和余热回收模块热回收量均满足设计要求;对比机组额定风量运行状态与最大风量运行状态机组出风温度及余热回收量,在额定风量状态下机组性能优于最大风量状态,其出风温度可达22.82℃,余热回收量为295.78 kW,此时性能系数COP为15.91。

基于数字孪生的直接空冷燃煤机组节能优化方法

探索在复杂工况下的直接空冷机组最佳运行方式,寻找最佳背压,对于提升直接空冷机组热经济性至关重要,同时也是困扰行业多年经典问题。本文基于大数据和人工智能技术处理机组实际运行中产生的海量数据,采用机理-数据建模方式对冷端系统进行数字孪生建模。采用构建的模型可以评估当前工况下背压对空冷岛电耗和发电功率的影响,进而通过寻优算法获取最佳背压,最后得到与最佳背压相适应的空冷岛电耗和空冷风机转速推荐值。现场应用结果表明,最佳背压随着环境温度和负荷的升高而增大;适当调节背压有利于降低燃料量,提升机组经济性;运行人员跟随推荐值调整背压,供电标煤耗平均下降0.5~1.0 g/kWh。

弓形导流板对“V”型直接空冷单元流动传热特性的影响

采用CFD软件对“V”型直接空冷单元在环境横向风影响下的流动传热特性进行模拟研究。为缓解翅片管束出口温度分布不均匀的问题,在“V”型直接空冷单元风机出口处加装弓形导流板。首先对加装导流板前后空冷单元的内部流场进行对比分析;随后探究了弓形导流板不同数量、倾角及高度对内部空气流动和传热特性的影响,并对参数进行了优化;最后比较了空冷单元内加装最优化的弓形与矩形导流板的换热效果。结果表明:在空冷单元的风机出口加装弓形导流板可有效减弱环境风的不利影响,使散热器出口的速度及温度分布更加均匀,局部高温区域逐渐消失,改善了空冷单元的换热性能;在弓形导流板数量为4块、倾角为20°、高度为0.8m时导流效果最佳;与矩形导流板相比,弓形导流板对空冷单元散热效果的改善较为明显。论文所得结果可为空冷单元的优化设计提供一定理论依据。

空冷风机群分区自动调节的机理研究及应用

针对空冷凝汽器风机优化运行问题,建立了凝汽器翅片管的温度分布模型,采用理论计算和现场试验相结合的方法,揭示了空冷凝汽器翅片管的温度分布规律,并据此开展了空冷风机群分区自动调节应用研究。结果表明,沿空冷凝汽器翅片管长度方向存在温度转变界面,其位置是各种因素对凝汽器换热影响的综合表征。基于该温度转变界面开发的空冷风机群分区自动调节系统简单可靠,可实现对不同分区空冷风机频率的自动控制和调节。研究成果为空冷风机群分区自动调节提供了依据。