综合提效技术

本项目理论研究基于大型燃煤发电机组的降耗时空效应理论，打破原设计理念中不同单元间、子系统间能量交换和转换的流程壁垒，将吸热侧的给水、凝结水、空气与放热侧的烟气、回热抽汽等工质按照能量品位匹配原则，从有效利用回热抽汽和锅炉烟气可用能两个方面，重构机组回热系统，提出机炉深度耦合理论。本项目于2018年1月12完成项目科技查新，并于2018年3月26日通过中电工组织的成果验收，验收意见认为：本项目研究内容完整，对机炉深度耦合综合提效技术，在实际工程的应用具有指导意义，达到了国内领先水平。

该项目属于大型燃煤发电机组的节能提效领域。 华北电力设计院与华北电力大学联合开展了机炉深度耦合综合提效技术研究，发挥各自特长，理论研究和工程应用研究无缝链接，取得了显著的节能减排效果，并成功应用于大型超超临界燃煤机组项目中。机炉深度耦合技术基于大型燃煤机组的降耗时空效应理论，打破了火电厂锅炉岛和汽机岛之间热质传递过程之间的壁垒，将烟气、蒸汽、凝结水、给水和空气等统一视为系统能量利用大过程中的放热和吸热介质进行耦合集成，按照能量品位匹配原则，重构机组回热系统。在理论研究基础上，依托中兴电力蓬莱电厂1000MW超超临界二次再热机组和神皖庐江电厂660MW项目超超临界一次再热机组的工程条件，于2015年在华北院公司立项，开展机炉深度耦合综合提效技术研究，项目编号Y2015-J05；于2017年在中电工程立项，开展了机炉深度耦合综合提效技术工程应用研究，项目编号DG1-J01- 2017。通过华北院与华北电力大学充分讨论沟通，深入理解机炉深度耦合技术原理内涵，对机炉深度耦合综合提效技术进行了全方位的研究，涵盖了理论分析、原理研究、概念设计、系统拟定、热力计算、参数选择、控制策略、设备选型、布置、经济性分析、风险分析等各方面。

本项目属于燃煤发电节能减排领域，是节能环保、能效提升的创新技术。经第三方权威机构组织专家鉴定，认为项目成果达到了该领域国际领先水平。 目前燃煤电站的冷却系统主要有湿式冷却（湿冷）系统和空气冷却（空冷）系统两大类。在我国北方的一些电厂，既有空冷机组又有湿冷机组，例如大唐阳城电厂、托克托电厂、韩城电厂等，据不完全统计类似配置的发电企业还包括6台600MW及16台350MW装机容量。对于间接空冷和湿冷机组而言，系统中都存在循环水系统，存在一定温差，通过合理耦合连接两种不同机组的冷端系统，可以实现优势互补，更好的利用有限的水资源实现机组高效运行。耦合不同种类的电站冷端系统面临着一些技术难题，比如如何安全连接不同类型冷却水系统；如何在不同环境条件、不同负荷下匹配两侧机组系统，有效实现节能节水；冬季工况下如何保证空冷塔安全防冻以承担湿冷侧冷却负荷，以及夏季如何不增加系统整体水耗。针对以上现状，本项目研发了一项基于冷端耦合的电站综合提效技术， 项目已获发明专利2项，软件著作权2项，实用新型专利3项。已发表SCI论文一篇、EI论文一篇。项目成果已成功应用于大唐阳城发电有限责任公司2×600MW空冷机组和阳城国际发电有限责任公司2×350MW湿冷机组的冷端节能节水改造工程。在夏季最大可降低空冷机组背压约3.5kPa，在冬季最高可节约湿冷机组循环水蒸发量约20%,实现了年节约标准煤1.4万吨，冬季节水45万吨，提高了空冷机组夏季尖峰时段发电能力，经济效益和社会效益显著。本项目探索出来一条解决火电厂的湿冷机组节能不节水、空冷机组节水不节能这对矛盾的新技术路线，充分挖掘现有设备潜力，使得相邻的湿冷机组与空冷机组的冷端系统优势互补。本技术在我国长江以北地区具有普遍推广意义，如果广泛推广，将助推火电行业节约大量的燃料和水。

该项目研究内容及工程应用范畴属于热能动力工程、电站空冷技术领域。我国特有的能源结构决定燃煤发电将长期在电力供应中占据基础地位，传统湿冷发电技术需要消耗大量的水资源，电站空冷技术很好地解决该问题，在北方地区被广泛应用，逐渐实现国产化。 项目获得授权国家发明专利5 项、实用新型专利7 项；发表科技论文16 篇，其中SCI/EI 期刊10 篇；制定电力行业标准5 项，填补了国内相关领域空白。经中国电机工程学会鉴定结论为：该项目通过对空冷电站换热器及系统运行的协同研究，提升空冷系统的整体换热性能，项目整体达到了国际先进水平，在空冷系统智能在线节能运行、严寒条件防冻等方面居国际领先水平。