基于降耗時空效應的大型火電機組節(jié)能診斷方法.pdf

1、能源，尤其是電力，是國家經(jīng)濟的基礎和命脈。我國燃煤發(fā)電長久以來占據(jù)總發(fā)電量的百分之七十以上，目前已確立了超（超）臨界高參數(shù)大容量機組的未來火電主力地位，其能耗水平已經(jīng)達到世界一流水平。然而，隨著化石能源的消耗加劇與環(huán)保要求的日益嚴格，我國對大型燃煤發(fā)電機組的深度節(jié)能的需求日益迫切，“十三五”電力規(guī)劃已對我國火電發(fā)電行業(yè)的煤耗與污染物排放提出了新的要求。在此背景下，針對大型燃煤發(fā)電機組的節(jié)能診斷研究必將在火電產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗中起到至關重要的

2、作用。
　　本研究著眼于大型燃煤發(fā)電機組，進一步發(fā)展了能量系統(tǒng)過程節(jié)能分析方法。綜合考慮機組能耗在時空維度上的變化特性，提出了大型燃煤機組降耗時空效應的概念。在此基礎上，開展了一系列大型燃煤發(fā)電機組節(jié)能診斷方法的研究。全面揭示了機組部件性能發(fā)生衰退時系統(tǒng)能耗的耦合機理;詳細分析了火電機組運行時能耗在各部件之間的耦合規(guī)律，以及能耗與多變邊界條件的依變關系;研究能耗分析理論方法，表征和確定超低排放能耗基準狀態(tài)，得到機組降耗時空效應，并

3、在此基礎上，開展節(jié)能診斷方法與負荷優(yōu)化分配應用，為大型燃煤機組的評價、改造和優(yōu)化提供了可靠的方法論和實施手段。
　　首先，應用先進(炯)分析的思想方法，改進了基于熱力學第二定律的單耗分析方法，將部件的附加單耗分解為內(nèi)因附加單耗和外因附加單耗。其中，前者是由部件自身的不可逆性引起的，而后者是由其它部件的熱力學缺陷造成的。改進后的單耗分析方法能夠描述燃煤機組的空間能耗水平。在此基礎上，結合大型燃煤發(fā)電機組在不同時間所處的復雜多變邊界條

4、件，提出了降耗時空效應概念，量化計算和評價燃煤發(fā)電機組的能耗水平，作為進一步節(jié)能診斷工作的依據(jù)。
　　其次，根據(jù)降耗時空效應的概念，結合能量系統(tǒng)節(jié)能診斷方法，進行了三方面的研究應用:(1)提出了基于改進單耗分析的燃煤機組部件性能診斷方法，采用一種新型的內(nèi)部(炯)指標快速定位故障部件，隨后對比實際狀態(tài)與參考狀態(tài)的內(nèi)因附加單耗差異，以量化部件故障的影響，可有效地偵測部件的性能衰退狀況，為可能的部件故障預警提供理論依據(jù);(2)在大型燃煤

5、發(fā)電機組部件性能診斷的基礎上，考慮到大型火電機組在運行過程中會面臨復雜多變的邊界環(huán)境，本文使用多維度、完備性的運行與結構數(shù)據(jù)，提出了綜合考慮火電機組時空因素的“能耗基準狀態(tài)”，并計算分析相應的降耗時空效應進行機組流程重構分析，提出可行的火電機組節(jié)能措施;(3)針對大型燃煤發(fā)電機組運行過程中所處的復雜邊界條件，詳細分析了邊界條件（負荷、冷卻水溫度和煤質(zhì)因素）的特點，以及邊界條件與火電機組間的傳熱機理，并探索了能耗基準狀態(tài)與邊界環(huán)境的變化規(guī)

6、律。
　　最后，基于降耗時空效應對大型燃煤發(fā)電機組進行節(jié)能診斷，將診斷結果分別應用于考慮邊界條件和污染物排放的燃煤電廠廠級負荷優(yōu)化分配問題中?；诨痣姍C組的海量運行數(shù)據(jù)，引入大數(shù)據(jù)分析方法，獲得機組不同邊界和運行工況下的能耗特性;另外，綜合考慮經(jīng)濟和排放因素，建立基于物理信息融合的負荷分配模型，得到機組煤耗和污染物排放量物理模型與信息模型的對應關系;以此為基礎開展的廠級負荷優(yōu)化分配可有效降低火電廠的供電煤耗率，對火電機組的節(jié)能發(fā)電