火电行业

本成果涉及燃料特性、锅炉设计、运行优化、环保等较宽技术领域。 煤炭高效梯级综合利用是国家重要发展战略之一。半焦是烟煤或褐煤经热解，脱除部分水分及挥发分形成的固态物质，属于煤化工的副产品之一，产量较大，但在冶金等传统行业利用不足 40%，严重阻碍该产业持续健康发展。电站煤粉锅炉及工业炉可消纳半焦产能，且半焦具有高热值、低硫、低氮等优点，是洁净可靠的发电燃料，但其挥发分低、磨损性结渣性强，易引起燃烧不稳、设备损耗、结渣沾污重等问题，制约其在电站煤粉锅炉及工业炉的规模化应用。 本成果可拓宽火电行业燃料选择范围，提升企业燃料安全性与企业竞争力，实现发电、煤炭与化工等企业的共赢，同时对国家煤炭综合利用具有积极的推动作用，并为我国其它超低挥发分燃料的研究与利用提供可靠的技术支持和手段，对电力行业的科技进步具有推动作用。

目的 在“双碳”目标背景下，火电面临着巨大的减排压力。火电碳足迹评价能直观地表现火电的生命周期温室气体排放量，帮助挖掘减碳潜力。为此，对火电碳足迹评估的研究现状进行了综述。 方法 介绍了目前火电碳足迹评价依据的主要标准和方法，并对火电碳足迹评价流程进行了概述。综述了评价流程中存在的差异性问题并给出了部分建议。根据工艺流程将生命周期分为上游、核心和下游3个环节，由于核心环节碳排放集中度极高，部分情况下可以忽略燃煤电厂的建造、退役和电力输送环节的碳足迹。 结论 不同类型火力发电的生命周期相似，但垃圾焚烧发电碳足迹不包括生活垃圾的获取过程。无论哪种火电形式，在缺乏实测排放因子的情况下，建议排放因子选取国内外已发布的标准、文献和数据库的缺省值。

数字化、智能化是发电行业发展大势所趋。智慧电站的发展急需各种快速检测技术提供数据支持。激光诱导击穿光谱（LIBS）技术具有实时、多元素同时测量、可远程检测等优点，是智慧电站发展的重大需求。例如基于LIBS的煤质快速分析可为混配煤、燃烧优化、污染控制等提供支撑，提高电厂运行的经济性和安全性；而基于LIBS的钢材管道原位检测对保障电厂安全运行意义重大。项目组在之前的研究中，揭示了LIBS测量不确定性和误差的产生机理，提出了光谱标准化、主导因素偏最小二乘（PLS）模型、基于自适应光谱数据库的光谱辨识等一整套方法，实现了LIBS精确定量化，获得2017中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖、第九届国际发明展览会金奖。然而，在煤质分析中，面临煤炭种类多样、成分复杂且分布不均匀、挥发分和灰分导致的基体效应严重，环境粉尘震动和温度大幅度变化对LIBS测量影响大等严重挑战；而金属原位测量面临设备小型化要求、元素谱线自吸收和互干扰严重等难题。 根据本项目成果研制的煤质分析仪对煤炭主要指标的测量精度达到传统化学方法的国家标准要求，手持式金属分析仪的测量精度达到或者超过了成熟的X射线荧光技术。项目申请专利23项（授权20项，含1项国际专利），成果通过国外内多家公司获得转化，专利许可金额超过1500万元，并为社会创造经济价值超过1.5亿元。 本项目研制分析仪操作简单、维护方便，检测指标全面，具有较强的可推广性，已应用于火电行业多家单位。项目技术成果的应用可为电厂煤质快速检测、燃烧优化、污染物控制、钢材质检提供数据支撑，推动煤炭清洁高效利用及智慧电厂建设。

10月28日，江苏火电行业节能减排监控中心完成操作系统迁移、数据库替换等数据中台核心部件的升级改造，实现了火力发电主要污染物排放在线监控的数据采集、模型运算、终端监测等全过程的国产化。

在“双碳”目标背景下，火电面临着巨大的减排压力。火电碳足迹评价能直观地表现火电的生命周期温室气体排放量，帮助挖掘减碳潜力。为此，对火电碳足迹评估的研究现状进行了综述。 方法 介绍了目前火电碳足迹评价依据的主要标准和方法，并对火电碳足迹评价流程进行了概述。综述了评价流程中存在的差异性问题并给出了部分建议。根据工艺流程将生命周期分为上游、核心和下游3个环节，由于核心环节碳排放集中度极高，部分情况下可以忽略燃煤电厂的建造、退役和电力输送环节的碳足迹。 结论 不同类型火力发电的生命周期相似，但垃圾焚烧发电碳足迹不包括生活垃圾的获取过程。无论哪种火电形式，在缺乏实测排放因子的情况下，建议排放因子选取国内外已发布的标准、文献和数据库的缺省值。

6月20日，由华电郑州机械设计研究院和南京大学联合主导提出的国际标准新提案《火电厂循环冷却水节水技术规范》正式获批立项。

自“十一五”大规模脱硫改造以来，我国电力行业环保技术水平进步巨大。但受客观条件制约，长期以来电力环保管理信息化水平较低，部分发电集团建立的污染源自动监控平台缺乏数据有效性审核、准确性支撑力度不足，节能减排工作的精细化和集约化手段滞后，无法满足新形势下排污许可制度对火电行业管理水平提升的要求。客观上迫切需要大型电力集团以自行监测的实施为突破口，将大数据、云计算等新一代信息技术与节能减排深度结合，通过环境保护云管理创新来解决环保大数据“测、查、用”三大核心问题，进而推动能源技术革命在电力行业的成功实践。 本项目揭示了火电环保管理与信息新技术深度融合的机理、模式与方法，攻克了环保数据系统数据准确度难以保障的现实难题，实现了环保设备管理与污染排放大数据存储和智能挖掘，实现了亿瓦级机组群环保、节能、安全问题在线诊断与寻优控制，在电力行业率先实现了覆盖环保全过程、减排全要素的环境保护云管理平台。该项目技术难度大、涉及范围广，成果应用于世界上最大煤电集团，节能减排等社会效益显著。成果在机组规模庞大、环保数据海量、排污许可工作要求严格的大型发电集团应用前景广阔。

项目属水处理、防腐蚀领域，经中国电力企业联合会组织鉴定，成果居国际先进水平。高参数机组对水汽品质的要求越来越严格，机组深度调峰、负荷快速升降等更加大了水汽循环系统腐蚀与结垢的风险。在电力生产安全事故中，由腐蚀、结垢引发的占相当一部分的比例。加药自动投入差，无法实现精准控制；精处理运行较差，出水品质经常超标；精处理去除有机物效果差，有机物对系统的腐蚀未能定量分析；这些都是水汽循环系统腐蚀与结垢精准控制技术急需解决的问题。 大唐火力发电技术研究院技术团队开发了一套水汽循环系统腐蚀与结垢控制关键技术，提供了可行的方案。本项目研制了机组水汽循环系统在线腐蚀监测装置，对给水介质腐蚀情况进行了实时监测。首次在未减温减压的给水系统上安装了在线腐蚀监测装置，制定了腐蚀速率控制指标，实现了炉管表面腐蚀状况的定量实时分析及预警。研发了水汽循环系统腐蚀专家诊断系统，对在线腐蚀监测系统预警信息进行诊断分析并提供专家控制策略。建立了水汽循环系统有机物和腐蚀性无机离子对氢电导率贡献的计算模型，开发了有机物和腐蚀性无机离子对腐蚀影响的定量计算软件；研发了水汽循环系统腐蚀专家诊断系统，指导水工况运行调整，有效防止了水汽循环系统的严重腐蚀。开发了一系列水汽循环系统腐蚀与结垢风险控制运行调整技术，将水汽循环系统的腐蚀。 与结垢风险控制在较低水平。（1）研制了可精准定位的树脂取样器，保证取样代表性；开发了树脂再生动态监测方法，提高了精处理周期制水量，降低了出口腐蚀性阴离子含量。（2）建立了基于炉水品质、给水流量等多参数耦合和人工神经网络的自适应控制加药数学模型，研制了自动加药系统，可将炉水 pH 精准控制在设定值的±0.05 范围内。（3）开展了炉水水工况理论研究，开发了机组主参数为基础的汽包炉蒸汽品质优化解决方案，保证了蒸汽品质的优良。 使用项目成果进行监测、诊断、控制后，减少了酸碱耗量，改善了水汽品质，降低了腐蚀与结垢风险，可降低机组煤耗。项目研发的在线腐蚀监测系统、自动加药系统、精处理动态监测方法、有机物腐蚀定量计算等填补了国内外的技术空白，可在火电行业大力推产，必将产生巨大的经济效益、社会效益和环保效益。授权发明专利 4 项、申请 9 项；授权实用新型专利 6 项；授权软著 1 项；发布标准 3 项；发表论文 26 篇。

600MW亚临界机组是我国当前火电主力机组。截止2016年底，全国共拥有600MW亚临界机组126台，占总装机容量10.5亿千瓦的7.2%，占全国600MW机组装机的47%，研究600MW亚临界机组设备的技术特点和运行特性，制定与其相配套的技术标准，对推进火电行业健康发展，提升行业管理水平意义重大据统计，目前600MW亚临界机组相关的国标、行业标准共有924项，其中国家标准431项，行业标准493项。但在机组实际运行管理中，还需要根据企业实际，建立一系列的企业技术标准，与国标、行标一起，形成一套完整的600MW亚临界机组技术标准体系。 本项目重点考察技术标准在盘山发电公司价值链活动中的经济效益和社会效益，同时也考察一些重要的管理标准所带来的相关效益。