冷端

轴流风机作为直接空冷系统的主要设备，其气动性能对于直接空冷系统的流动换热性能具有重要影响。由于空冷岛的流动换热问题在空间几何上跨越了多个尺度，采用实验方法进行研究较为困难，通常利用数值模拟的手段进行研究。因此，对于现在大多数模拟工作中采用的简化风机集总参数模型(简化模型)的准确性进行讨论分析十分必要。 方法 采用数值模拟的方法，分别建立了包含风机叶片的实体风机模型(实体模型)和简化模型。分别研究了不同温度、风速、风向角条件下采用实体风机和风机模型对于电站冷端系统输运性能的影响规律，通过对比分析获得了各个工况下的空气侧压力场和流场的分布规律，并对采用不同风机模型的电站冷端系统各个空冷凝汽器单位的轴流风机冷却空气压降和流量进行了统计和对比。 结果 实体模型与简化模型的差异主要体现在低流量区，且风速越大，差异越明显。 结论 研究结果可为提高电站冷端系统数值模拟研究的准确性提供参考。

本项目首次提出了基于深度信念网络的燃煤烟气Ox和飞灰含碳量在线软测量技术。解决了硬件传感器测量不准甚至是测量错误或不能在线等问题，为建设电厂智能设备层提供技术支撑。提出了锅炉对流受热面积灰厚度在线监测技术。解决了目前燃煤电厂定吹模式存在的过渡吹灰、吹灰不及时、吹灰能耗大等问题，显著提高了锅炉的运行效率。开发了基于供需传热平衡的空冷单元冻结状态和清洁因子在线监测技术。突破了目前温差预测方法存在无法实时、准确预测冻结状态的瓶颈，提高了空冷岛的安全运行性能。提出了锅炉燃烧和汽轮机背压实时优化方案。实现了机组由热端至冷端的全工况运行性能优化，提高了机组的运行效率。基于ESP-isys实时数据库，结合SIS系统和MIS系统，研发了火力发电节能监测平台，实现了机组性能在线计算和在线优化。本技术经国电电科院太原分院测试，煤粉输送参数监测和优化技术使锅炉热效率提高了1.346%，空冷优化使机组热耗率平均下降53.86kJ/kW·h厂用电率平均下降0.06%，机组供电煤耗平均下降7.03g/kW.h。本技术在国电电力大同发电公司600MW空冷发电机组完成了工程示范，目前正推广在公司2台660MW机组。

吸收式热泵从汽轮机低压紅进汽导管上抽汽并从凝汽器的排汽损失中回收热量，这与传统的汽水换热器供热方式不同。汽轮机、凝汽器和吸收式热泵三者之间的耦合，改变了原已优化的热力系统参数。需要根据供热参数，将吸收式热泵作为电厂热力系统的有机组成部分，重新考虑其对冷端系统的影响。吸收式热泵供热系统中凝汽器的工作特性将同时影响汽轮机发电和热泵供热两个方面。若维持汽轮机的主蒸汽参数和中压缸排汽参数不变，发电功率只与供热抽汽量和背压有关：供热抽汽量由热泵热负荷和热泵的性能系数决定，汽轮机背压与凝汽器的入口水温度有关。因此在确定的供热负荷和电负荷条件下，最基本的变量就是凝汽器的入口水温度：凝汽器入口水温度升高，背压升高，发电功率有减小的趋势；同时热泵的C0P增大，消耗的蒸汽量减少，进入低压缸的蒸汽量增加，汽轮机发电功率又有增大的趋势。反之，汽轮机功率变化趋势相反。因此，在一定的热电负荷范围内，就可能存在一个最佳的入口水温度、机组真空和供热抽气量，使得供热机组煤耗率最低，从而获得较高的经济收益。由于供热系统的各个模型并不是孤立的，各个设备相互耦合，因此找到热泵低温余热利用系统的优化运行措施对进一步提高供热电厂整体经济性就显得必要而又紧迫。

本项目通过理论研究，技术研讨，现场考证的方式共同设计创造《回转式空气预热器防堵灰技术》。空预器堵塞的主要原因是脱硝氨逃逸造成的NH4HS04黏附在空预器冷端壁面。发耳公司燃用煤种为高硫煤，烟气中有大量S03存在，然而当S03超标，将形成硫酸氢氨，当NH3超标，将形成硫酸氨。在对冷端垢样进行分析发现NH3含量高达13.56g/1.在通常运行温度下，硫酸氢铵的露点为147℃，其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。疏酸氢铵在低温下具有吸湿性，当从烟气中吸水后会造成设备的堵塞及腐蚀。根据空预器冷端结垢机理及特点，发耳公司与华能达公司共同研究设计一套《回转式空气预热器防堵灰系统》。首先选择空预器冷端最低温点，隔出一个循环风分仓，并安装循环风道，利用循环风机带动风道内的热风循环。热风在循环风道中不断循环，从空预器热端吸热，生成300℃左右的热风，热风进入空预器冷端，对冷端进行加热，利用空预器自身产生的热风对冷端蓄热元件进行加热，加热的对象为即将进入烟气侧的蓄热元件，即冷端温度最低的蓄热元件。风机调节采用变频调节，可根据环境温度及空预器冷端加装的红外测点所测得的元件温度的高低进行风量调节，满足冷端蓄热元件加热前提下尽量降低风机电耗。这个技术路线主要有两个优势：首先，热量来源是自身产生的热风，空预器自身的热量来自于烟气余热，对于整个发电系统来说，烟气余热是品质最低的热量，用其加热冷端蓄热元件是符合能量最优化利用的；其次，加热的对象是即将进入烟气侧的蓄热元件，处于这个位置的蓄热元件是最易结露造成堵塞的，是最需要提高温度的，单独对这个位置的冷端蓄热元件进行加热，可以最大节约热量，减少对排烟温度的影响，同时单独的仓格利于热量集中。

与本专利所提出的“一种空气预热器防堵灰方法”最接近的为“空气预热器风量分切防堵灰技术”。其技术方案是：在空气预热器转子进入烟气侧之前设置循环风仓，在空气预热器本体上隔出一个循环风分仓，由原来的三分仓空气预热器改为“四分仓”。循环风分仓冷、热两端用风道闭合连通，风道中加装循环风机作为驱动风机，风道中空气的流向为由热端到冷端，转子内空气的流向为由冷端到热端。此外，引入磨料补给系统，当蓄热板上灰分积累到一定程度后，在循环风道中加入磨料，以循环风携带的方式对蓄热板进行冲刷清扫，磨料选用省煤器灰。上述技术虽然与本专利的技术相似，却有很多实质性的不同点，上述技术在主权利要求中都已明确热一次风必须接至冷端空气与烟气侧相邻位置的结构特征，原专利申请文件描述分别为：“位于烟气通道与高压一次风通道之间或烟气通道与低压二次风通道之间沿竖直方向设有循环风通道”、“热回风管道的出风口位于低压二次风进口与烟气二次风间冷端扇形板之间”；相应的技术原理解释为：在受热面转子即将转入烟气侧冷却烟气时，也即在转子温度水平最低的位置，通入一股热一次风加热蓄热元件，使蓄热元件壁温升高至烟气露点温度以上，相应受热面在进入烟气侧后，无酸液沉积，避免转子粘附飞灰。 本专利所要求的权利中，中间热一次漏风、热一次风及冷二次风三股气源并联接至冷端一次风与二次风相邻位置（靠近二次风侧），并非靠近烟气侧；相应采用的技术原理为：把冷端用于防堵的中间热一次漏风、热一次风及冷二次风设在冷一次风和冷二次风之间，转子在经过防堵热一次加热后又经冷一次风或冷二次风冷却，从而尽量降低转子转入烟气侧时的壁温水平，以利于控制排烟温度上升幅度，相应的，粘附飞灰的酸液在在烟气侧转子壁面上仍不断沉积，但转子每转一圈，都经过一次风与二次风之间的局部高温、高流速扇形区，在“高温气化酸液”以及“高速携带飞灰”的双重作用下，不断清除转子表面积灰。

本项目所属技术领域为热电联产集中供热、火电机组灵活性-热电解耦等领域。 项目关键技术在不同电厂实施应用，技术经济指标显著。其中新型抽凝背供热技术在200MW热电机组实施后供热能力相比原工况提升了48%，机组电负荷调峰能力增加20%以上；基于在线切换的双温区凝汽器高背压循环水供热技术在350MW燃煤热电机组实施后，机组在相同电热负荷下煤耗降低122g/kWh，供热能力增加189MW，机组综合热效率超过90%；无蒸汽冷却的新型光轴供热技术应用后，供热期可实现煤耗降低162g/kh以上，电负荷深度调峰能力增加30%以上。

实践表明：“一种火电厂凝汽器真空维持系统”专利技术在应用中的节能效果显著，而且没有安全隐患，值得推广应用。专利技术的创新点是以高效率设备替代低效率设备、以低耗能设备替代高耗能设备、减少设备负载，并通过运行方式切换来实现节能降耗。这种技术不但能显著地降低抽真空设备的能耗，同时在夏季可以“抬高”凝汽器的真空，从而可降低发电煤耗。

本项目以深度挖掘火力发电厂节能潜力、构建电厂智慧监测系统为目标，形成了如下研究成果：（1）锅炉运行在线监测和优化：给出不同煤质、不同负荷下基于炉内空气动力场优化的煤粉炉最优静态特性；（2）汽轮机冷端全工况精细节能优化：对空冷岛 56 个空冷单元传热性能实施全方位的实时监测，确定实时最佳背压和各空冷风机最佳频率；（3）锅炉尾部烟道对流受热面积灰厚度在线监测技术，实现自动高效吹灰，提高锅炉热效率，解决目前燃煤电厂定吹模式存在的过渡吹灰、吹灰不及时、 吹灰能耗大等问题；（4）针对炉膛出口温度高 NOX 难以测量及硬件测量存在的实际问题和飞灰含碳量难以实时检测的技术难题，研究基于深度信念网络（DBN）的 NOX 和飞灰含碳量先进软测量技术，实时监测锅炉燃烧性能并在线优化；（5）从热端到冷端对主要热力设备状态性能进行监测，包括锅炉煤粉输送系统的实时在线监测监控、炉膛水冷壁高温硫腐蚀实时监测，提出了基于供需传热平衡的空冷单元冻结状态和清洁因子实时在线监 测技术，显著提高设备运行的安全性和经济性。（6）开发了机组性能监测和在线优化运行平台，实现机组性能在线计算和运行优化、设备状态性能监测和大数据分析。（7）定量计算分析发电机组升级改造的节能潜力，为机组升级改造提供技术支持。 项目研究成果已在大同发电有限公司 600MW 空冷发电机组示范运行， 经第三方测试，锅炉热效率提高 1.346%，汽轮机热耗率下降 53.86kJ/kW·h，厂用电率下降 0.06%，机组供电煤耗降低 7.03g/kW·h，具有显著的经济和社会效益。

我国电力工业随着火电机组的利用小时数下降，对环境保护的日益重视，火电机组的节能降耗、排放控制问题也越来越受到人们的关注。对火电机组的优化运行、热经济性等提出了更高的要求。凝汽器运行工况对汽轮机组经济性的影响是不言而喻的。一台1000 MW 机组凝汽器真空每降低1kPa，供电煤耗升高2. 1g/(kW·h),所以对凝汽器的日常运行管理就显得非常重要。如何做好提高机组运行的热经济性、降低发电煤耗、减少污染物排放已成为电厂当务之急，为此实现基于数据采集-计算算法模型-能效评估-动态优化运行指导于一体化的汽轮机冷端效能动态监测系统。 基于支撑向量集，神经网络及回归分析算法相结合的数据挖掘理念进行汽轮机冷端动态优化后，产生经济效益十分可观，凝汽器冷端优化实现模块化，适应循环水任何运行方式，通过准确的背压-功率修正曲线，建立最佳真空带，实时指导运行人员操作，达到深度节能降耗。从经济性、通用性、前瞻性看，本软件都具有较高的推广应用价值