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大型燃煤发电机组过程节能基础研究获进展

2013-11-20 09:02来源:中国科学报关键词:燃煤机组电站锅炉空冷系统收藏点赞

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机组能量输运特性及其与外部因素的耦合机制

本项目揭示出超临界锅炉水冷壁传热恶化的发生机理;从锅炉燃烧过程和水动力耦合的角度,系统研究了锅炉水动力对燃烧过程的动态响应特性。在上述工作的基础上,综合考虑炉内燃烧状态,开发出超临界锅炉水冷壁壁温计算模型,为大型燃煤机组深度调峰时,超(超)临界锅炉安全高效运行提供了保障。

大型空冷系统的性能与能耗分布受到机组热力系统与环境条件的耦合影响;且其热质输运规律具有典型的多尺度特征。本项目在翅片管束、凝汽器单元和空冷岛等不同的尺度上,系统揭示出空气流场和传热性能的不均匀性规律;发现风机群输运能力的非线性放大规律,进而系统揭示出空冷系统能耗的分布规律。

在单元设备、过程与机组系统的性能耦合规律的基础上以及机组的稳态和瞬态变工况特性,发现降负荷和升负荷瞬态煤耗及平均煤耗率的变化规律;获得了大型燃煤发电机组在复杂外部因素耦合下的变工况能耗特性,揭示出机组内部和外部因素的非线性耦合机制。

上述工作全面揭示出大型燃煤发电机组的能耗产生机理,为实现大型燃煤机组的过程节能及能耗控制策略奠定了基础。

大型燃煤机组能耗控制策略和设计运行优化方法

基于全工况能耗最低,本项目提出机、炉热力系统耦合集成能量梯级利用、传递和流程优化新思想,打破机炉之间的界限,实现“大温区、跨工质”的能量利用过程,以及汽轮机与锅炉热质输运过程的耦合热集成;采用自升压蒸汽动力循环,进行汽轮机回热系统流程优化;通过空气流场的优化组织与强化传热,可使空冷机组供电煤耗显著下降。目前,我国大型燃煤发电机组的装机容量已经超过7.5亿千瓦,项目成果在燃煤发电行业可产生年节约3750万吨标准煤的潜力。

尽管目前我国能源消费总量已经居世界第二位,但人均能源消费量仅达到了世界平均水平,能源工业还将继续保持较快增长趋势。未来燃煤火力发电仍将长期作为电力能源生产的主要途径,深入开展燃煤火力发电节能的应用基础研究,对我国节能减排发展战略具有重要的意义。

(作者:杨勇平 杜小泽 单位:华北电大能源动力与机械工程学院)

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