空冷岛

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。

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。

面对能源短缺、环境恶化等问题日趋严峻，基于电力工业和能源结构的发展状况，制定燃煤发电工业节能减排的中长期发展战略规划意义重大。在国家能源局、中国工程院和国家自然科学基金委员会的长期支持，及倪维斗院士、岳光溪院士等全面指导下，项目团队近十年来针对中国燃煤发电机组节能减排开展了大量基础理论、技术开发和工程应用研究。 基于独立创建的大型燃煤电站能源转化的热量/对比分析方法，揭示了燃煤发电过程的能损/损分布，及各部分的节能减排潜力。在此基础上，研发了空气分级预热技术、多通道回转空气加热技术、母管制超/超超临界燃煤发电技术、汽轮机喷嘴组高效化改造技术、主蒸汽压力最优控制技术、热源热网综合调节热电解耦、汽机低压缸脱缸运行、供热管网储能、侧风回收式空冷塔及湿冷塔、空冷岛侧风利用技术、冬季防冻及深度节能技术、烟尘/白烟联合深度脱除技术、脱硫系统节水技术、高效脱氮技术等一些列科研成果，形成了涵盖燃煤锅炉及其辅机高效节能技术、汽轮机及其辅机节能技术、热电联产节能技术、高效运行节能技术及先进污染物控制技术，形成了中国燃煤发电节能减排技术体系。基于以上基础，进一步揭示了燃煤发电产业发展、淘汰落后产能、节能提效、热电联产等产业政策的科学依据，提出了供热机组全负荷调峰技术路线以及电量交易市场配置的实现方法，建立了通过排放交易低成本大幅降低非电工业燃煤污染排放实现全局节能减排的路线，为我国的低排放高效燃煤发电行业的健康发展提供了可行的技术路线。

《超临界间冷机组高背压循环水供热在线切换技术》的原理是根据超临界间接空冷机组的特点，采用双温区凝汽器供热技术方案及切换方案。凝汽器采用两路独立冷却水源，各半侧运行，两个温区换热。即凝汽器半侧通过热网循环水被汽轮机低压缸排气余热加热，实现对外供热，半侧通过空冷岛冷却循环水，做为备用、调峰冷却系统。 供热系统中，热网水回水通过阀门控制，先到凝汽器的一个通道，流量大约13500-14500t/h。凝汽器背压升至33～38kPa（机组允许最高背压48kPa），对应排汽温度71～75.5℃，热网回水在凝汽器被加热到68~72℃，再经过热网循环泵升压后进入热网首站，在热网首站的加热器通过抽汽进行二次加热至热用户需要的温度后供给热网系统。 备用冷却系统中，系统利用原间冷塔的循环水系统和管道，再增加小容量变频水泵与原有的泵并联运行，通入凝汽器另一个通道，适应160MW到310MW之间的电负荷调峰或电负荷波动，还有确保热网异常时可随时投入循环水，防止热网水中断时机组背压超限，而停机。 机组高背压供热中只运行变频循环泵，变频循环泵根据汽轮机低压缸末级叶片安全监控系统给定的指令自动调节变频循环泵转速来控制冷却水流量，冷却水通过凝汽器的另一侧半边循环中带走排气部分热量，使机组背压在允许背压范，从而确保机组低压缸末级叶片在安全允许范围内运行。变频循环泵同时为凝结水换热系统提供冷却水，防止凝结水温度高而精处理树脂失效。 该技术采用超临界间冷机组双温区凝汽器供热及切换方案，回收汽轮机低压缸排气余热来对外供热，实现提高现有机组供热能力，煤耗指标大度下降。 1、该技术具有以下创新点； 1）高背压供热、抽凝供热、纯凝发电工况可在线切换，机组可连续运行； 2）最大限度减少热网对机组本身的安全，可实现停热不停机； 3）具有机组背压自动调节、控制功能； 4）具有背压供热兼具电负荷调峰功能。 2、成功授权以下4项实用新性专利，受理2项发明型专利： 1）问接空冷高背压机组电网调峰能力与供热需求的协调控制系统；（专利号：201621237597.2） 2）间接空冷机组高背压运行优化系统；（专利号：201621237839.8） 3）具有供热和纯凝双模式的凝结水精处理运行系统；（专利号：201621237838.3） 4）一种间接空冷机组高背压运行备用冷却应急系统（专利号：201621238587.0）