电厂化学与材料研究专题

  • 基于图像处理判断水混凝中矾花性能的研究及应用进展

    郭上科;郭俊文;文昌璧;李博润;滕维忠;江小伟;章德才;乔越;

    原水预处理主要分为混凝、沉淀和过滤3个阶段,混凝中的絮凝过程直接影响矾花结构与出水浊度;目前多采用检测出水浊度方法来控制混凝剂加药量,但因时间滞后无法快速反映混凝效果与反馈调节加药量。随着计算机技术的快速发展,利用矾花图像处理技术能够实现快速、准确、实时检测絮凝状态,从而更准确控制加药量,提高混凝效果。从计算机视觉技术角度,概述了絮凝中矾花图像采集与处理的技术特点,介绍了实时跟踪和计算矾花结构特征参数如等效粒径、分形维数等方法,并给出了部分试验结果,通过这些参数可以判断最佳混凝效果,为混凝控制与加药提供依据。

    2024年05期 v.53;No.450 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 911K]
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  • HT700高温合金旋转摩擦焊接接头组织和力学性能的研究

    陈文学;鲁金涛;黄锦阳;徐雅欣;党莹樱;李文亚;

    用旋转摩擦焊接(RFW)方法对HT700高温合金进行焊接,并对焊接试样进行焊后热处理(PWTH)。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计、室温和750℃拉伸实验,对接头微观组织和力学性能进行系统研究。结果表明:焊态接头分为焊缝中心区(WCZ)、热力影响区(TMAZ)和热影响区(HAZ)3个典型区域,其中显微组织从等轴细晶粒(WCZ)、变形粗晶粒(TMAZ)逐渐转变为与母材类似的等轴晶粒(HAZ);RFW过程中WCZ发生了动态再结晶及强化相的溶解,其中γ′强化相的溶解程度大于M23C6或MC碳化物;从焊接界面到母材,焊态接头的晶粒尺寸、形状和强化相分布等微观结构逐渐发生变化,γ′相的溶解导致焊态接头力学性能较差,且在750℃时,晶界滑动使其力学性能进一步下降;焊后热处理后,晶粒生长、强化相的再析出和焊后微观组织均匀化使得接头室温和高温拉伸强度显著提高,且接头高温延展性得到一定程度的改善。本研究可为HT700高温合金的高质量焊接提供新思路。

    2024年05期 v.53;No.450 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K]
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  • 助剂对ZnFe_2O_4氧载体化学链制氢反应性能的影响

    宋维锋;武景丽;孙德帅;王志奇;吴晋沪;

    采用溶胶-凝胶法制备不同助剂掺杂改性的ZnFe_2O_4氧载体,探究不同助剂(Sr、Ce、La和Al)对其性能的影响。化学链制氢实验在固定床反应器中进行,结果表明:添加助剂能有效提高氧载体的性能,单位质量氧载体H_2产量从高到低依次为La>Sr>Al>Ce,La改性的ZnFe_2O_4氧载体反应活性最高。结合X射线衍射、H_2-程序升温还原、吸附比表面测试法等表征手段和化学链制氢实验对掺杂助剂La的氧载体物理化学性质作进一步分析,考察不同掺杂质量分数对氧载体反应性能的影响。结果表明:添加质量分数为12%La助剂的ZnFe_2O_4在化学链制氢反应中单位H_2产量最高;La助剂的加入提高了氧载体的比表面积,促进氧空位的形成,加快晶格氧的迁移速率,有利于化学链制氢反应。

    2024年05期 v.53;No.450 19-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 993K]
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  • 纳米高熵陶瓷涂层在超超临界1 000 MW机组锅炉的防结焦耐腐蚀应用研究

    马军;张国山;高祥虎;葛长虎;姚小军;李明;鲁种伟;赵士杰;刘宝华;董猛;姬海民;

    针对某台超超临界1 000 MW机组燃用准东煤锅炉水冷壁出现的沾污结渣、高温腐蚀问题,基于锅炉的燃烧煤种特性、结焦状况以及腐蚀类型,开展了纳米高熵陶瓷涂层在锅炉后墙水冷壁燃尽风区域的工程验证试验。采用宏观检查、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱、摩擦系数及表面能测试等方法,分析了纳米高熵陶瓷涂层的使用效果,揭示了纳米高熵陶瓷涂层的防沾污结渣、耐腐蚀机制。试验结果表明,涂层在锅炉运行11个月后完好,表面无明显结焦物、无明显腐蚀凹坑,管壁未发生明显减薄。纳米高熵陶瓷涂层能够较好地解决锅炉水冷壁沾污结渣以及高温腐蚀的问题,为燃用准东煤锅炉的安全运行提供保障。

    2024年05期 v.53;No.450 28-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1110K]
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  • 纤维素-SiO_2的制备及在净化变压器油中的应用

    杨雪;张春波;王浩然;孙东平;祖文轩;孙墨杰;

    变压器绝缘油在电力设备运行过程中会逐渐劣化,导致变压器油电气性能、理化性能大幅降低。采用吸附相反应技术,将亲水SiO_2纳米颗粒固载在微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)上,制备出具有高吸附性能的改性纤维素集尘体材料,联合静电吸附技术净化处理脏污变压器油。对于SiO_2改性纤维素集尘体材料,通过油品净化效果测试得出,最佳的制备条件为溶胀后干燥12 h,作为硅源的正硅酸乙酯(TEOS)加入量为6 g;将上述条件下合成的改性纤维素集尘体材料,置于静电净油反应器内,二者协同净化脏污变压器油后,油品的主要运行指标如水分由最初的32.0 mg/L以上降至23.5 mg/L以下,且其他包括介质损耗因数、酸值和体积电阻率等关键指标也均已达到运行油的国家标准。可见,静电技术结合改性纤维素吸附材料能够有效吸附油中的杂质颗粒。

    2024年05期 v.53;No.450 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1074K]
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热能科学研究

  • 线性菲涅尔式光热电站控制策略及变负荷速率研究

    高湘彬;廖超豪;李根;

    太阳能光热发电可以与其他新能源发电互补运行,也可以承担电网调峰调频任务,因此受到越来越多的关注。以线性菲涅尔式光热电站为研究对象,利用Apros软件搭建储热系统和发电系统的动态仿真模型并进行了模型验证,设计了考虑蓄热影响的光热电站协调控制系统,研究该电站在不同负荷区间的最大变负荷速率。研究结果表明:所提出的光热电站协调控制策略控制效果良好,与未采用蓄热控制相比,采用蓄热控制后主蒸汽压力偏差由0.17 MPa减小到0.07 MPa;在设定的限制条件下,100%THA~75%THA负荷区间最大升负荷速率为11.57%/min,最大降负荷速率为8.94%/min。研究结果可为光热电站调峰调频运行提供参考。

    2024年05期 v.53;No.450 47-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1133K]
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  • 基于Simscape的燃气轮机燃料控制阀建模及故障分析

    李加护;李佳兴;唐子璇;王济民;

    目前国内对燃气设备的研究中,针对控制阀等阀门设备的研究仍有欠缺,其模型大多停留在单个的液压阀门或液压缸研究。对此,利用Simulink/Simscape组件针对从PI控制器到燃气管道的整个燃气轮机燃料控制阀进行建模,并针对固定节流孔堵塞、滑阀阀芯磨损、液压油污染等故障进行模拟分析,探讨其故障形式及原因。结果表明:喷嘴挡板阀单侧固定节流孔堵塞、滑阀阀芯的磨损以及液压油中的杂质均会不同程度地造成阀门的响应迟缓,甚至堵塞卡滞。最后,针对当前电厂对阀门数据的监测提出如下建议:可以根据实际运行状况使用电反馈伺服阀引入伺服阀阀芯位移信号及液压缸活塞位移等参数的监控以便更好地判断阀门健康状态。

    2024年05期 v.53;No.450 56-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1555K]
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  • 太阳能辅助热电联产机组供热、发电及调峰性能分析

    肖卓楠;张荣;刘英琦;安尧;张智羽;

    针对新能源存在不稳定性导致电网调峰问题日益严重的现状,结合较为成熟的光煤互补发电技术及多热源联合供热调峰系统,设计光煤混合供热发电系统,使热电联产机组具有一定的调峰能力。以某300 MW热电联产机组为研究对象,利用Ebsilon Professional软件搭建发电、供热可灵活调节的太阳能辅助热电联产系统,基于供热机组实际双机运行工况,在保证供热负荷前提下,分析太阳能辅助双机热电联产机组耦合方式,比较耦合前后双机调峰性能。结果表明:凝汽器出口与太阳能集热系统换热器间的管道上设置动态节流阀,改变太阳能集热系统辅助供热机组的运行模式,能够实现发电、供热、调峰一体系统的灵活运行;其中,以太阳能集热系统仅用于补充供暖的运行方式调峰能力最强,太阳能辅助单机供热前后调峰容量比值为0.76,太阳能辅助双机供热前后调峰容量比值为0.55,太阳能辅助承担最大供热负荷的1号机组在调峰容量及调峰补偿上效果最佳。

    2024年05期 v.53;No.450 67-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1046K]
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  • 基于粉管动压和煤粉分配的热态条件下中速磨煤机入口风量标定试验方法

    许积庄;沈志刚;沈娅芳;王洋;潘胜中;陈模;张钧玮;

    针对中速磨煤机输运介质特点及入口管路、空间等限制,冷态纯空气条件下的测试方法无法保证磨煤机入口风量标定测试及时性的问题,热态运行工况下,选取流场稳定的磨煤机出口管道,采用等截面网格法测试各粉管动压和煤粉分配特性,并用循环迭代法获取风粉混合物流速,最终以实测的磨煤机出口风粉混合物流量与煤量、设计密封风量的差值对磨煤机入口风量进行标定。试验结果表明,在相同的实测原始数据基础上,采用上述方法获取的磨煤机入口流量更接近真实值,准确性较采用冷态纯空气条件下的计算结果提升约15百分点。该方法测试简单,实操性强,可有效提升中速磨煤机入口风量标定结果的准确性和及时性,同时,对相似工业环境中含粉气流流量的测试也有一定的指导作用。

    2024年05期 v.53;No.450 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 947K]
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  • 660 MW高水分褐煤锅炉超低负荷运行特性研究

    李子祥;张启超;乌晓江;叶妮娜;许芸;张忠孝;

    为揭示大容量高水分褐煤机组的超低负荷运行特性及性能优化方式,基于建立并验证的燃煤锅炉燃烧模型,研究了33%最大连续额定负荷下燃烧器运行方式对660 MW高水分褐煤锅炉炉内燃烧、传热及NO_x转化特性的影响。结果表明:超低负荷下炉内仍可形成良好组织的流动及燃烧场,但锅炉综合性能显著下降,如燃烧温度及受热面吸热量显著降低、炉膛出口NO_x排放增加等;运行4层燃烧器时投运连续的下、中间组或中间、上组燃烧器,可有效防止燃烧、传热过程的显著恶化及NO_x排放的明显增加;燃烧器投运层数影响锅炉综合性能,运行2层燃烧器时炉内剧烈燃烧区域过于集中,不利于维持较高的燃烧温度及传热强度,炉膛出口NO_x排放升高。研究结果揭示了超低负荷下燃烧器投运位置及层数对660 MW高水分褐煤锅炉综合性能的影响,可为大规模可再生能源电力并网背景下高水分褐煤机组参与深度调峰的运行调整及优化提供指导。

    2024年05期 v.53;No.450 82-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K]
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  • 分布式光伏接入火电厂厂用系统的安全经济性分析

    雷阳;聂思聪;吕小秀;何信林;王海强;倪继文;

    传统火电在当前能源结构转型的背景下将逐步转型为网源支撑和系统调节,与分布式光伏的厂用发电耦合是火电企业实现降本增效的一种有效尝试。但因厂用非统调电源的接入暂无相关规程指导,在系统安全稳定方面缺乏评估策略和实证参考。为此,以西北某火电厂的火电光伏互补供能系统为例,分析了其运行特点并给出了稳定性评价的技术框架,在不同机组、并网等级和最小光伏单元布置的实例中,讨论了静态潮流、暂态稳定和电能质量等应用评价问题,计算得到本例场站下火电机组厂用电减损效能实现了18%~42%的提升。该结论对火电厂应用“分布式光伏接入厂用系统”的发电技术模式有着典型的借鉴意义。

    2024年05期 v.53;No.450 93-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1172K]
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  • 圆角凹坑气膜孔的气膜冷却流动特性研究

    张德恒;贺业光;杨天华;张涛;杜涛;

    为了挖掘凹坑气膜孔的气膜冷却潜力,数值模拟研究了等截面凹坑孔、同心椭圆凹坑孔以及在这2种孔型基础上提出的2种圆角凹坑气膜孔的气膜冷却特性,对4种凹坑气膜孔在吹风比为0.5、1.0和1.5时的冷却效率曲线进行分析。结果表明:凹坑气膜孔与带圆角凹坑气膜孔的凹坑展向宽度增加,有利于冷却气膜的展向覆盖;在3个吹风比条件下,凹坑气膜孔进行圆角处理之后,附壁效应强化了冷却射流贴附壁面的能力,近孔区域的气膜冷却效率明显提高;随着吹风比增加,对于等截面凹坑孔,圆角处理之后的面平均气膜冷却效率分别提高了76%、139%、155%;圆角同心椭圆凹坑孔相比同心椭圆凹坑孔,面平均气膜冷却效率分别提升18%、27%、29%。

    2024年05期 v.53;No.450 101-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1081K]
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  • 超临界660 MW循环流化床锅炉NO_x排放控制困难分析及处理

    张文祥;晏海能;孙志军;雷雨;薛宁;武晓峰;

    为解决某电厂超临界660 MW循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉满负荷运行NO_x排放较难控制、瞬时值易超过超低排放限值且选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝系统氨耗量较大氨逃逸严重的问题,现场进行了NO_x原始排放、SNCR脱硝效率、CO质量浓度及底渣可燃物的试验,并进行了二次风量布置优化试验。研究发现:锅炉原始NO_x排放较低,满负荷运行时不超过120 mg/m~3(标准状态,下同);中低负荷时NO_x质量浓度低于50mg/m~3,但炉膛前后NO_x质量浓度偏差较大,烟气中的NO_x主要在炉膛前部产生。NO_x排放较难控制的原因是SNCR脱硝效率较低和炉膛给煤不均。6台分离器入口的SNCR脱硝效率均低于50.0%,其中B、C、E、F 4台分离器脱硝效率低于40.0%。此外,从原始NO_x生成来看,根据炉膛深度方向上床温分布、底渣可燃物质量分数和CO质量浓度变化可以确定,炉膛给煤不均也对满负荷NO_x排放控制影响显著。当前,电厂若不进行给煤系统改造暂无法实现给煤均匀,但可以通过调整炉膛深度方向二次风量配比降低原始NO_x生成,降幅可达9.77%。

    2024年05期 v.53;No.450 109-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 787K]
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发电技术论坛

  • 基于CNN-LSTM-Attention的工业控制系统网络入侵检测方法研究

    李笛;杨东;王文庆;邓楠轶;刘鹏飞;崔逸群;刘超飞;朱博迪;

    随着各类网络攻击事件的增加,能源电力基础设施中工业控制系统安全问题也逐渐成为人们关注的焦点。结合电力系统的特点,提出一种融合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、长短时记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络和注意力(Attention)机制的CNN-LSTM-Attention网络入侵检测算法模型,通过在实验室仿真环境中构造和采集600 MW燃煤机组制粉系统在3种典型工况下受到网络攻击的运行状态数据集,对所提出的检测算法模型进行训练和评估。结果表明:相较于CNN、LSTM模型,所提出的入侵检测算法模型性能最优;模型准确率、精确率、召回率等评级指标均为最好,综合评价优于其他的入侵检测方法。该入侵检测算法模型具有较强的创新性和实用性。

    2024年05期 v.53;No.450 115-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 932K]
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  • 基于VMD-ISSA-GRU组合模型的短期风电功率预测

    王辉;邹智超;李欣;吴作辉;周珂锐;

    为解决风速不确定性和波动性造成风电功率预测精度不高的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)、改进麻雀搜索算法(ISSA)和门控循环神经网络(GRU)的VMD-ISSA-GRU组合模型。首先,利用中心频率法确定采用VMD分解后的模态分量个数,这样有效避免了过分解或者分解不充分。其次引入混沌映射、非线性递减权重以及一个突变策略来改进麻雀搜索算法,用于优化门控循环神经网络,然后对分解得到的各个子序列建立ISSA-GRU预测模型,最后叠加每个子序列的预测值得到最终的预测值。将该模型用于实际风电功率预测,实验结果表明:VMD-ISSA-GRU组合模型的平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差分别为1.211 8 MW、1.890 0及1.591 6 MW;相较于传统的GRU、长短时记忆(LSTM)神经网络、BiLSTM(Bi-directional LSTM)神经网络模型以及其他组合模型在预测精度上都有明显的提升,能很好地解决风电功率预测精度不高的问题

    2024年05期 v.53;No.450 122-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1302K]
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  • 基于可解释性深度学习的太阳辐射强度预测

    李昂;周雷金;闫群民;贺海育;

    准确预测太阳辐射强度(SI)对电力调度和光伏选址至关重要。随着高性能计算机和大容量存储设备的发展,基于数据驱动的深度学习模型在SI预测领域获得广泛关注,然而,深度学习模型的“黑箱”特性在物理解释性上的缺失,限制了其在特定场合的应用可信度。为了在保持预测精度和模型结构不变、不增加计算复杂度的前提下,提升模型的可解释性,构建了一个基于长短时记忆(LSTM)神经网络的模型。其性能比传统神经网络提高了8.07%,并展示出更优的离群点处理能力。通过采用分层相关传播(LRP)算法,从时间和空间2个维度对影响模型输出的因素进行了评分,增强了模型的可解释性。研究结果表明:该模型在确保性能的前提下,具备良好的可解释性,其中历史辐射强度、时间相关特征(如时日周月)、太阳高度角信息(如日出和日落时刻)、云层覆盖度、辐射时长、温度和露点温度等因素是影响太阳辐射强度预测的主要因素。

    2024年05期 v.53;No.450 132-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 978K]
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  • 在役风力发电机组变桨轴承高黏润滑油脂附着状态下阵列涡流检测

    张福祥;侯召堂;孟永乐;殷尊;吕一楠;孙璞杰;张国辉;虞学鹏;杨立平;刘涛;常毅君;蒋金忠;

    为实现在役风力发电机组变桨轴承高黏润滑油脂附着状态下轮齿齿面的高效精准检测,采用仿形阵列涡流技术,研究不同线圈排布方式和提离距离对轴承轮齿齿面缺陷检测结果的影响。结果表明:Z字型和复合型线圈排布方式的边缘效应范围不同,复合型仿形探头较Z字型明显缩短;通过检测10.00 mm×0.50 mm×1.00 mm(槽长×槽宽×槽深)人工槽缺陷,得出内、外齿型轴承的提离距离极限分别为1.04 mm和1.43 mm;对在役风机轴承在表面有高黏润滑油脂条件下进行了试验验证,检测缺陷尺寸与位置结果准确,误差小于5%。该研究成果可为变桨轴承轮齿齿面在役状态下的监督检测提供技术支撑及新思路。

    2024年05期 v.53;No.450 141-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1244K]
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