S-CO_(2)部分膨胀循环余热利用系统热力学特性研究

针对通过热力循环实现余热利用的系统,解决循环热效率与热源利用率之间的相互制约问题是构建高效余热吸收系统的关键。以超临界二氧化碳循环为例,为拓宽余热吸收温区从而提高余热利用效率,构建了新型循环即部分膨胀循环,耦合燃气轮机排气后,余热利用系统的发电效率为28.62%,循环热效率34.03%,热源利用率84.11%。为论证部分膨胀循环的优势,进一步构建了基于单回热布雷顿循环与再压缩布雷顿循环的余热利用系统,并对3种循环进行对比,通过热力学第一定律、第二定律计算分析,发现部分膨胀循环的发电效率均高于其他2种经典循环;通过分析循环流程,揭示了部分膨胀循环效率较高的原因,即部分膨胀结构拓宽了吸热温区,使得热源利用率大幅升高,从而提高了发电效率。

基于[火用]分析的能量梯级利用供热变工况运行优化研究

为了实现能量梯级利用,实现供热机组的变工况优化,建立了基于[火用]分析的供热经济性评价模型,研究了全厂[火用]效率、供热[火用]指数以及发电煤耗和供热煤耗的变化情况;基于热力系统集成优化软件搭建了仿真模型,研究了高背压供热机组的高低旁抽汽供热、高低旁抽汽-背压机供热、中排抽汽供热及中排抽汽-背压机供热变工况运行的经济性,结果表明:中排抽汽-背压机供热方式的最佳[火用]效率、[火用]指数、发电煤耗及供热煤耗指标均优于其他供热方式;基于[火用]分析方法得到的供热煤耗能够评价不同供热方式的经济性。研究结果可为能量梯级利用供热变工况运行优化提供支撑。

电力现货市场环境下新能源侧储能配置方案的经济性测算

储能是电力系统向着高比例可再生能源趋势发展的重要支撑手段,随着可再生能源发电并网量的持续攀升,电源侧储能技术的发展具有重要意义。基于国内电力市场环境分析,以山西省为例,首先开展了新能源电站在电能量市场和“两个细则”下的收益、考核相关政策解读以及储能需求分析;然后,以储能收益最大为目标,搭建了考虑电费、超额获利回收、功率预测精度考核等因素的收益测算模型;最后,对新能源侧储能的收益进行了模拟测算,结果表明:不同的储能配置方案,投资经济性具有较大差异。

锅炉水冷壁磨损评估方法研究与工程应用

炉内受热面磨损易导致锅炉爆管停炉事故,因此,开发有效的磨损预测监测技术具有重要的现实意义。传统的磨损检测方法效率低、费用高、用时久、覆盖面小,通过全炉膛精细化检测可获取大量样本数据,对于分析预测炉内磨损状况具有较高的理论价值。文章对某锅炉水冷壁管测厚数据进行了分析研究。首先进行数据的汇集和清洗,采用热力云图对炉膛易磨损区域的磨损进行可视化处理。其次提出适用于炉内水冷壁磨损的预测方法,对易磨损区域进行定位和检修指导。相关研究工作有助于提高锅炉检修效率,将传统的手工记录磨损测量转向自动分析,将磨损预测由定性判别转向定量预测,提高锅炉磨损治理的科学化和规范化水平。

超临界二氧化碳轴流透平级流动损失评估

为进一步探究超临界二氧化碳透平内部的损失机制,针对某透平级采用数值方法研究了其流动特性,将静叶与动叶通道内的损失进行分解,定量计算了各项损失大小及其占比,明晰了超临界二氧化碳透平级的损失大小序列。结果表明,超临界二氧化碳介质密度大和透平叶高小导致其隔板密封和叶顶密封的泄漏损失巨大,级负荷为0.93,静叶间隙相对高度为0.012,动叶间隙相对高度为0.010时,泄漏损失占级总损失的38.23%,其中隔板密封泄漏损失占比为21.94%,叶顶密封泄漏损失占比为16.29%。除泄漏损失外:静叶栅通道内,叶片平均最大厚度比弦长为0.33,展弦比为2.07时,型面损失远高于端壁损失和尾迹损失,占级总损失的9.68%;动叶栅通道内,叶片平均最大厚度比弦长为0.28,展弦比为1.73时,型面损失、端壁损失和尾迹损失相差不大,型面损失仍然占比最高,达到级总损失的15.39%;动叶通道内的二次流影响范围更大,导致其端壁损失远高于静叶端壁损失,其壁面附近流体的黏性耗散和马蹄涡、通道涡等造成的二次流损失是端壁损失的主要来源。研究结果可为超临界二氧化碳透平的优化设计提供方向指引和数据支撑。

基于GA-BP预测控制的燃煤机组脱硝系统优化研究

针对燃煤机组脱硝系统NOx被控对象存在大延迟、非线性的问题,综合考虑燃煤机组运行特性和脱硝系统工艺流程,对机理模型在变负荷过程中的特性进行分析和研究。以机理模型作为研究对象,通过BP神经网络建立脱硝系统出口NOx浓度的控制模型。将遗传算法(GA)和模型预测控制理论相结合,实现脱硝系统出口NOx浓度的神经网络模型预测控制。与传统的PID控制方法比较,所提方法具有更高的出口NOx浓度控制品质,降低了控制动态过程中的氨逃逸率。

煤基分布式能源技术研究与经济性分析

本文针对我国煤炭应用现状,提出实施能量供给侧结构改革,探索发展基于煤基分布式的多能互补能源系统,以大幅降低污染物排放,并有效提高能量利用水平的可行性。本文分析了分布式能源以及煤基分布式能源的发展现状,对煤基分布式能源节能与环保排放的效果进行了研究,分析表明煤基分布式能源既能明显提升能源利用效率,又能有效降低污染物排放,发展煤基分布式是实施大气污染治理的重要途径之一。

基于热能深度梯级利用的耦合供热变工况研究

为了实现燃煤机组节能减碳,提出了基于热能深度梯级利用的热电联产机组耦合供热系统,建立了基于热分析法的热电联产机组供电和供热能耗评价模型,基于热力系统集成优化软件(thermal power integration scheme, TPIS)仿真计算了热电联产机组耦合供热系统的能耗,研究了耦合供热系统的变工况运行能耗,结果表明:不同耦合供热方式变工况运行可实现供水温度范围为44~90℃,热指数随着机组负荷升降呈现不同的变化趋势,不同耦合供热方式的机组热效率均随着600 MW亚临界湿冷机组的负荷增加而降低,均随着660 MW超临界空冷机组的负荷增加而增加,机组热效率为63%~80%。研究成果可为热电联产机组变工况运行优化和节能减碳提供技术支撑。

330MW三源抽汽供热汽轮机通流综合提效研究

为提升火电机组整体运行效率和降低供电煤耗,对三源抽汽工业供汽汽轮机通流优化升级关键技术进行了研究,提出了适于三源抽汽汽轮机通流优化升级方案,对比了不同方案的可行性和经济性,得到了适用于三源抽汽汽轮机通流优化升级的最佳方案。结果表明:原参数通流提效方案技术成熟可靠,相对改造前提高了缸效率,降低了机组热耗率,造价合理,投资回收期短;升参数通流提效方案改造范围大,投资较高,回收年限较长;原参数通流提效方案的热耗率验收工况(THA工况)热耗率及供电标准煤耗分别降低222kJ/(kW·h)和8.79g/(kW·h),额定供热工况热耗率及供电标准煤耗分别降低232kJ/(kW·h)和9.19g/(kW·h),投资回收期为6.6a,具有较好的经济效益。

超超临界660MW机组切圆锅炉主蒸汽/再热蒸汽汽温提升和偏差调整方法研究

为解决某电厂660MW超超临界锅炉投产后出现汽温偏低和两侧偏差大的问题,对该锅炉进行制粉系统运行优化调整试验和燃烧系统运行优化调整试验。通过分析试验结果,提出采用提高过热度、调节烟气挡板开度、上摆燃烧器喷口、优化二次风配风方式等措施,试验工况下主蒸汽汽温达到601℃(设计值605℃±5℃),再热蒸汽汽温达到623℃(设计值623℃±5℃),主蒸汽汽温左右偏差<9℃,再热蒸汽汽温左右温度偏差<3℃,为在建同类机组提供经验借鉴。

660MW超临界空冷机组提升供热经济性与灵活性研究

针对660MW超临界空冷机组供热如何提升经济性、调峰性能、供热能力的问题,本文以660MW超临界空冷机组为例,提出了采用汽轮机单布置低压缸双背压供热方案。采用理论计算和结合现场实际的方法,对该方案中的双背压确定、轴向推力、抽汽排挤等关键问题进行系统性的理论分析。结果表明,采用双背压供热方式,发电和供热具有灵活性和安全可控,机组发电煤耗下降至少6.8g/kWh、机组供热能力提升约15%、机组调峰能力增加15%,具有推广价值,且提出了双背压供热和两侧高背压供热的有机结合模式。

典型煤基多联供系统对比研究

在“碳达峰、碳中和”的时代大背景下,为实现煤炭的清洁高效利用,满足人民生产生活中的能源需求,煤基多联供系统将发挥关键作用。基于自主研发的TPIS软件平台,对工业锅炉、背压式汽轮机和吸收式制冷机/热泵等关键设备进行了建模,并对多种典型多联供系统进行了模型搭建和对比分析。结果表明:煤基热电联供系统的供热煤耗率明显低于单独供热,其中采用单效吸收式热泵的方案煤耗率最低;煤基冷电联供系统性能劣于独立的压缩式制冷机,但冷电联供作为冷热电联供的一部分或考虑其他可利用的余热时,仍然具有综合优势;随着汽轮机进汽温度和压力的升高,热电联供系统和冷电联供系统的煤耗率均呈下降趋势。本文详细讨论了煤基多联供系统的优势和不足,并给出了推荐的工程方案,具有较高的工程意义和实践价值。

新建机组被迫自168h投运顺序阀的安全性和经济性研究

为消除某台新建汽轮机在单阀状态下出现的汽流激振问题,采用受力分析法,对该机组在顺序阀状态下产生的汽流力进行研究。因轴承温度不高,故采用顺序阀从上部两个阀门进汽,产生汽流力把轴颈往下压,减小轴承油膜厚度,增加轴瓦对轴颈约束力,成功把轴振和轴承温度都控制在优秀值以内。计算了高压缸效率变化1%对热耗和供电煤耗的影响,对比了单阀和顺序阀状态下运行时的经济性差别,该机组从168 h试运期间被迫投运顺序阀,运行四年后未发现异常,证明该措施兼顾了机组的安全性和经济性。为解决新建机组在168 h试运前单阀状态下出现的汽流激振问题提供重要参考。

“近零排放”技术、标准、实践与哲学思考

生态文明建设是一场涉及生产方式、生活方式、思维方式和价值观念的革命。总结了清洁煤电“近零排放”的提出背景、环保政策及排放标准的发展历程,分析了燃煤大气污染物烟尘、二氧化硫(SO_(2))、氮氧化物(NO_(x))和汞等重金属排放控制技术发展现状以及燃煤机组实现“近零排放”的技术路线。选取不同区域典型燃煤机组进行案例分析,结果表明:典型机组烟尘、SO_(2)及NO_(x)排放浓度长期低于5、35、50 mg/m^(3),锦界三期、寿光电厂等机组低于1、10、20 mg/m^(3),舟山4号、三河4号机组实现“近零排放”后已稳定运行超过7年。研究“近零排放”煤电的经济性,分析“近零排放”的环境和社会效益,提出“近零排放”技术、标准和实践的哲学思考,展望清洁煤电绿色发展方向。燃煤发电“近零排放”技术和工程实践推动了我国环保标准的发展,标准提升促进了技术进步,基于我国国情持续推进煤炭清洁高效利用,不断提升环保标准,对保障我国的能源安全和可持续发展具有重要意义。

基于动态仿真的35MW_(th)富氧燃烧锅炉岛控制策略

为研究不同负荷变化率下富氧燃烧机组的运行特性,建立了35 MW_(th)富氧燃烧锅炉岛动态仿真模型,搭建了风烟系统和汽水系统的闭环控制单元。首先,在燃料量发生4%的阶跃变化时对系统的响应特性进行了验证。在此基础上,模拟了负荷变化率为2%/min和5%/min时过程参数在控制系统调节下的变化规律。结果表明:模拟结果与实际运行试验数据吻合良好,并且该控制系统的控制过程平稳且收敛迅速;当负荷变化率为2%/min时,系统更加稳定;为获得更加合理的输出参数,应尽量降低系统运行时的负荷变化率。

电化学储能技术及应用案例综述

储能作为优质的灵活性调节资源是解决电网稳定性问题的重要手段之一,以磷酸铁锂为主的新型储能技术具有制造及建设周期短、调节性能优异等特点,已发展成为电力系统重要的组成部分。本文主要分析综述磷酸铁锂、全钒液流、钠离子电池技术特点,同时通过调研,列举分析了电化学储能应用于煤电机组调频、新能源场站配储及独立储能电站等典型的应用案例,为电化学储能更好的市场化应用提供参考。

磷酸铁锂储能寿命分析与经济性测算

储能技术是解决新能源波动性、间歇性的有效手段,是新型电力系统发展的重要支撑。随着新能源汽车产业的带动以及政策的支持,以磷酸铁锂为主的电化学储能快速发展,形成万亿级市场。本文主要围绕磷酸铁锂电池电化学特性,分析了磷酸铁锂电池使用寿命下降的原理,以及影响磷酸铁锂电池循环寿命和日历寿命的因素。同时以目前商业应用的磷酸铁锂储能技术参数为参考,测算了磷酸铁锂储能在电网侧、用户侧应用的经济性。测算结果表明,在大多数应用场景下,磷酸铁锂储能不具备经济效益。最后,本文结合电力市场提出了适合磷酸铁锂储能商业化发展的市场与盈利机制。

超超临界发电机组螺栓用镍基高温合金混晶组织均匀细化工艺

目的消除典型镍基合金锻件中存在的严重混晶组织,从而提高锻件的力学性能。方法提出“低温δ相时效+高温连续降温退火”双级热处理工艺,研究该热处理工艺对混晶组织演变及高温性能的影响,揭示锻造混晶组织的均匀细化机制。结果利用该工艺可以在提升再结晶形核速率的同时降低再结晶晶粒的生长速率,从而获得平均晶粒尺寸为5.82μm的均匀细小的晶粒组织(达到ASTM12级),并可保证合理的δ相残余含量。同时,晶粒组织的均匀细化使得合金的强度以及塑性等力学性能均较传统DA工艺得到较大的提升,其中650℃屈服强度较DA工艺提升了13.4%。结论连续降温再结晶热处理工艺可以有效改善镍基高温合金锻件中的混晶状态,并显著提升合金的强度和塑性。

铁基多元催化剂组分对V型火焰法生长碳纳米管的影响

为了实现火焰法批量制备碳纳米管,采用自行研发的V型火焰燃烧器,深入研究催化剂组分对碳纳米管的影响,并开发新型催化剂。利用扫描电镜、能谱仪和拉曼光谱仪分析不同催化剂所得产物的形态、质量和结晶度;通过分析程序升温还原曲线和X射线光电子能谱,研究不同催化剂活性组分及助催化组分对催化剂性质的影响。结果表明:通过选择活性组分和配合组分,能够控制碳纳米管的形态和质量,开发了能够生长高密度簇状碳纳米管的三元催化剂;本实验条件下,铁作为活性组分要优于镍,少量的镍以游离态NiO存在,激活催化剂催化活性;铬不适合作为活性组分,在催化剂中起到分散剂的作用,使活性组分分散,促进簇状碳纳米管的形成;Fe^(2+)/Fe^(3+)的比例影响催化剂催化活性,Fe^(2+)/Fe^(3+)比例减小能够提高催化剂的还原性及催化活性。可见,通过深入研究不同组分的作用,进而研制新型催化剂,能够改善V型火焰法生长碳纳米管的形态及产量,为批量生产特定形态的碳纳米管提供低成本、简单易操作的有效方法。

超临界CO_(2)透平主流道及间隙流动特性分析

以超临界CO_(2)为工质的闭式布雷顿循环系统具有结构紧凑、效率高等特征优势,符合可持续发展的需求。利用计算流体力学软件对某超临界CO_(2)轴流透平的气动性能和流动特性进行数值模拟,对比了主流道及考虑气封间隙后的流动特性差异。结果表明:超临界CO_(2)透平通流部分级等熵焓降和气流出口马赫数较低,不利于透平效率的提高;端壁二次流对于主流影响较大,末级出口的气流角仍有较大范围受端壁二次流影响;考虑气封间隙后,泄漏量占比非常大,第1级隔板气封处的泄漏量达到了总流量的7.4%,透平总静效率也下降了7.27%。该研究结果可为超临界CO_(2)机组的设计提供参考和借鉴。