锅炉设备

采用人工智能预测控制创建了电站煤粉的动态识别方法、实现了分级燃烧精细配风，研发了炉膛三维温度场在内的锅炉燃烧状态智能感知系统，开发了可实现智能运算闭环控制的模块化扩展控制平台，首次实现了锅炉燃烧状态感知、智能实时闭环控制、智能控制平台扩展的集成应用。该技术解决了传统控制无法对多变量、多目标、强耦合、大迟延系统进行有效控制的问题，实现了提高锅炉效率和降低氮氧化物生成量的多目标协同优化。能适用于不同炉型，在不进行大规模锅炉设备和DCS软硬件改造的前提下单纯采用此技术可提升锅炉效率0.3%-1%、降低供电煤耗约1g/kWh-3g/kWh，同时NOx生成量降低10%。

2014年国家能源局以国能科技[2014]298号文件下达2014年第一批能源领域行业标准制（修）订计划的通知，涉及《燃气-蒸汽联合循环余热锅炉监造导则》等5项标准。任务由大唐苏州热电有限责任公司和大唐国际北京高井热电厂负责主要编制工作，经过3年的努力，最终5个行业标准正式发布实施。标准实施后规范了燃机余热锅炉具体工作，明确了标准和要求，具有鲜明的指导意义。 《燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉监造导则》，结合燃机余热锅炉的特点，通过增补现行国家、行业最新要求，适时制定规范燃机余热锅炉设备监造导则，满足基建要求，使标准具有一定的先进性、通用性和可操作性，对设备监造指标控制给予了明确技术要求和标准，保证了设备监造过程的质量控制。 《燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉安装验收规范》，对安装基本规定、锅炉构架及有关金属结构、受热面、锅炉附属管道及附件、锅炉设备及管道保温、防腐、脱硝等工序进行了规范和明确、对余热锅炉安装、验收质量监督等具有指导作用。 《燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉启动试验规程》包括机组启动试验的工作组织、人员安排，整套启动试运阶段的工作程序，措施等主要内容，对电控、电气、水压试验、启动前水冲洗、燃机点火、蒸汽严密性试验及安全阀调整、余热锅炉整套启动技术要点、余热锅炉满负荷试运行及余热锅炉停运等工作明确了具体要求。 《燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉运行规程》指导和规范三压、再热、无补燃自然循环余热锅炉的运行、操作和事故处理。 《燃气-蒸汽联合循环机组卧式自然循环余热锅炉检修与维护规程》结合9FA、9FB燃机配套余热锅炉结构特点，同时参考其它型式联合循环机组余热锅炉检修、维护经验进行编制。 以上系统标准正式实施后，具体指导燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉在监造、安装、启动试验、运行、检修和维护等工作，操作规范、标准明晰、可操作性强，具有较高的经济价值和社会价值。

我国火力发电机组经过前些年的跨越式发展，已经发展成为世界最大装机容量的国家之一。近些年随着人工智能、工业互联网、虚拟仿真、大数据等新兴技术的迅猛发展，传统的火力发电行业如何融合新技术革命提高设备管理水平和安全生产水平，促进火力发电厂的智能化改造和产业升级，这已经成为火电行业急需解决的重要课题。 数字李生是指针对物理世界中的物体，通过数字化的手段来构建一个数字世界中相同的实体，藉此来实现对物理实体的了解、分析和优化。自概念提出以来，数字李生技术在不断的快速演化，无论是对产品设备的设计、制造或维检，都产生了巨大的推动作用。 数字李生通过设计工具、仿真工具、物联网、虚拟现实等各种数字化的手段，将物理设备的各种属性映射到虛拟空间中，形成可拆解、可复制、可转移、可修改、可删除、可重复操作的数字镜像，这极大的加速了技术人员对物理实体的了解，可以让很多原来由于物理条件限制、必须依赖于真实的物理实体而无法完成的操作，如模拟仿真、批量复制、虛拟装配等，成为触手可及的工具，更能激发人们去探索新的途径来优化设计、制造和服务。

项目属于火力发电技术领域，涉及燃料与燃料特性、试验研究，锅炉本体及辅助系统的理论、设计、开发、运行和试验等多专业技术范围。 火力发电机组向大容量、高参数、高效率、低排放、智能化发展是国家实施节能减排的重要措施，电站锅炉是其主要设备，而锅炉设备与煤性能的合理匹配是保证机组安全环保经济运行的最基本要求。在机组大型化过程中，涉及煤燃烧的每一环节失误都可能带来重大损失。其中锅炉炉膛燃烧是问题最多、最为复杂的核心环节，燃烧不稳、结渣、沾污、腐蚀、爆炸等问题不断出现，锅炉与燃料的匹配性问题凸显，严重威胁火电机组的安全稳定运行。 针对煤全生命周期内与相应系统和设备的匹配问题展开研究，建立了重要专项特性和半工业性试验台架，形成了专项与综合性能研究于一体的试验研究系统；提出了系统且高精度的动力用煤性能试验方法，形成了完善的动力用煤检测技术与试验方法标准和规范；建立了动力用煤燃料特性多维度评价以及燃料特性与锅炉主辅设备匹配分析方法，形成了动力用煤全性能评价体系。 针对炉膛燃烧问题，建立了温度和时间为核心协同控制结渣沾污理论，开发了以煤质特性参数和烟温控制为主的锅炉防结渣沾污炉膛参数选取方法，研发了关键主辅设备协同配置技术，形成了结渣沾污防控技术体系。 揭示了混煤掺烧特性变化规律，发明了混煤燃烧特性的参数计算模型，提出了电站锅炉设备适应能力的评价方法和指标，开发了基于燃烧特性的变更煤种及混煤掺烧关键技术，攻克了变更煤种及混煤掺烧等动力用煤燃烧系列关键技术难题。 建立了以动力用煤燃烧特性为基础，以关键点（炉膛出口、屏区入口等）温度控制为核心、煤与设备匹配大数据系统为支撑、结合模型计算的机组锅炉向大容量高参数外延的炉膛选型方法，提出了适用于不同煤种的大容量高参数机组锅炉主辅系统选型原则，形成了锅炉炉膛及主辅设备选型体系。 项目取得发明专利41项、实用新型专利39项、软件著作权10项，编写国家及行业标准33项且均已获发布，出版专著6部，发表论文65篇。 由陶文铨院士等专家组成的成果鉴定委员会一致认为项目“整体技术达到国际领先水平”。项目建立了我国电站煤粉锅炉动力用煤特性研究领域系统完整的标准体系，引领了行业技术发展，显著促进了我国电力工业水平的进步，支撑了我国火力发电从引进吸收到自主研发的技术跨越，在新建机组选型、新型燃料开发利用、现役存量机组改造优化等方面具有显著的推广应用前景。