编读园地
期刊简介
创刊年份：1972年
主管部门：中国华能集团有限公司
主办单位：西安热工研究院有限公司,中国电机工程学会
刊 期：月刊
国内统一连续出版物号：CN 61-1111/TM
国际标准连续出版物号：ISSN 1002-3364
电 话：029－82002270
E-mail: rlfdzzs@tpri.com.cn
网址：http://rlfd.cbpt.cnki.net
基于S-CO2布雷顿循环的新型多联产系统设计与性能分析
王刚;徐晨旭;高春天;【目的】为提升太阳能光热发电的综合能源利用效率，提出了一种利用超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环和有机朗肯循环(ORC)的新型线性菲涅尔反射镜聚光太阳能多联产系统，用于同时生产电力、淡水和氢气。【方法】利用Ebsilon程序，对多联产系统进行了运行性能分析。【结果】多联产系统的输出功率和布雷顿循环效率分别为50.0 MW和44.0%；多联产系统的产氢率和产水率分别为18.34 kg/h和311.61 t/h；线性菲涅尔反射式太阳能模块、布雷顿循环、ORC制氢模块和多级闪蒸海水淡化装置可以实现长期有效的协调运行。【结论】多联产系统的电力、氢气和淡水的平准化成本分别为0.72元/(kW·h)、28.8元/kg和7.75元/t，表明该多联产系统具有经济可行性。
660 MW超超临界二次再热尾部三烟道燃煤锅炉动态特性
乔永强;严俊杰;刘明;李红智;王朝阳;赵永亮;以某660 MW超超临界二次再热尾部三烟道燃煤锅炉为研究对象，基于GSE软件建立了二次再热锅炉动态仿真模型，详细计算了100%THA工况下煤量、给水流量、给水温度以及过量空气系数扰动后主蒸汽、一次再热蒸汽和二次再热蒸汽参数变化过程，并对比了100%THA、75%THA、50%THA工况下锅炉蒸汽温度的变化规律。结果表明：给水温度扰动后锅炉出口蒸汽参数的响应最慢，100%THA工况下稳定时间约2 300 s；过量空气系数扰动后响应最快，稳定时间约720 s；煤量和给水流量则介于前两者之间，稳定时间分别约为1 040 s和1 250 s；在煤量、过量空气系数、给水温度扰动后的初始阶段，锅炉出口蒸汽温度会出现短时“反向”变化；此外，二次再热锅炉的热惯性会随着负荷降低而增大。仿真计算的二次再热尾部三烟道燃煤锅炉动态特性，可为进一步优化机组运行控制策略提供依据。
工业园区循环流化床锅炉低热值煤掺烧优化
邓拓宇;董智鑫;在“双碳”目标的推动下，工业园区综合能源系统的建立，以及大规模可再生能源并网对火电机组配煤灵活性要求更高。工业园区循环流化床锅炉的配煤过程分为炉外与炉内两个阶段。在炉外配煤阶段，针对低热值煤掺烧，建立了最小煤质偏差模型，采用基于混沌搜索的自适应变异粒子群算法将低热值煤掺配为符合锅炉煤质要求的入炉煤。在炉内配煤阶段，为保证负荷稳定的同时降低燃料成本，需动态调整不同负荷下入炉煤的掺烧比例。针对循环流化床锅炉炉内配煤问题，建立两阶段配煤优化模型：第一阶段根据化工厂周最大日负荷需求及典型光伏场景下机组出力需求，选择给煤机组合方式；第二阶段根据负荷需求以及给煤机优化结果建立负荷平衡约束，考虑炉内脱硫过程建立混煤含硫量约束，进行给煤量优化。对比春季典型辐照条件下不同配煤策略下的锅炉燃料成本，结果显示火电机组通过双煤种炉内掺烧可以使日燃烧成本降低43.6万元；对比煤仓改造前后掺烧三煤种燃料成本，结果显示改造后机组日燃料成本进一步降低。
天然气富氧燃烧烟气压缩净化协同脱碳脱硝性能模拟
杨少龙;付爱军;何佳伟;李小姗;罗聪;邬凡;张立麒;【目的】为满足减污降碳与低能耗目标，针对天然气富氧燃烧烟气，探究压缩净化协同脱碳脱硝工艺的适用条件与关键操作参数，以实现高效的碳捕集与污染物控制。【方法】利用Aspen Plus建立富氧燃烧烟气压缩净化工艺模型，通过模拟分析工艺性能及关键影响因素，重点考察CO2体积分数、系统压力等参数对CO2液化提纯及NOx脱除效果的综合影响。【结果】CO2回收率显著依赖于初始烟气中CO2的体积分数，为实现CO2回收率≥80%,CO2体积分数需高于60%；对高体积分数CO2烟气(>60%)的研究表明，系统压力是协同脱硝与CO2提纯的关键参数；在系统压力为2.8 MPa时，NOx脱除率>94%，产品CO2纯度≥95%,CO2回收率≥80%，且单位综合电耗最低，为120.1 kW·h/t CO2。【结论】富氧燃烧烟气压缩净化技术适用于初始烟气中CO2体积分数较高的烟气条件。通过优化系统压力，可在低能耗下同步实现高效的碳捕集与NOx深度脱除，为天然气富氧燃烧系统的减污降碳与资源化利用提供可行方案。
融合机理模型和参数辨识的锅炉主蒸汽温度建模方法
李俊杰;张奕楠;杨雨;道尔吉苏荣;张翔;唐晓宇;王文海;张涛;张波;主蒸汽温度的准确建模是研究其控制策略的基础。针对传统建模方法机理完整性和模型实用性的矛盾，提出了一种融合机理模型和参数辨识的主蒸汽温度建模方法。基于集总参数法建立了包含烟气传热量、蒸汽流量、减温水流量的主蒸汽温度机理模型，基于热电厂锅炉闭环运行数据，采用差分进化算法完成了模型参数辨识。和锅炉设计值对比，辨识结果的灰渣热阻增大、烟气对流传热系数减小，符合物理规律。采用不同时间段的运行数据验证模型，结果表明，模型计算结果与运行数据之间的平均绝对误差小于1℃，证明了模型的准确性。利用模型进一步分析了主蒸汽温度动态特性，提出了增加给煤量、减温器入口蒸汽温度前馈信号和采用基于负荷的模糊控制器的改进控制策略，并基于模型进行了仿真验证。仿真结果表明，主蒸汽温度控制偏差减小，证明了所建模型对主蒸汽温度控制系统优化具有指导作用。
氨氢燃烧-分解耦合体系中燃烧器结构对氮氧化物生成与分解效率的作用机理研究
刘伟;袁小雪;王欣;刘斌;徐礼;为支撑调峰与低碳制氢需求，本文建立了氨作为储能介质的氨氢燃烧—分解耦合数值模型，系统分析了不同燃烧器结构(普通、多孔、双层多孔、分级)及分解区入口速度对NOx排放与氨分解效率的作用机制。模型引入Ni-Pt/Al2O3动力学与多孔介质阻力/传热模型，经文献实验验证，平均绝对误差小于4.4%。结果表明：分解吸热显著降低燃烧区温度，抑制了热力型NO生成，而N2O仅轻微增加(约0.7 ppm)，整体NOx排放大幅减少。四类燃烧器均可实现氨分解率达99.99%，但高分解率区域分布存在差异：分级燃烧器虽能有效降低NOx，却因二级冷氨掺入导致分解起始滞后；双层多孔燃烧器蓄热充分，但局部高温促进NO生成；单层多孔燃烧器在NOx控制与分解供热间取得最佳平衡。进一步研究表明，入口速度增大增强了分解区吸热效应并降低燃烧温度，使NO减少幅度大于N2O增加幅度，从而整体NOx进一步降低；即便在入口速度10 m/s条件下，氨分解率仍保持在90%以上。研究揭示了氨氢燃烧—分解一体化的热—化学协同机制，提出了单层多孔燃烧器作为发电侧调峰场景下的优选结构，为氨能储放—制氢—低NOx协同设计提供理论依据与工程参考。
煤掺烧生物质耦合CCS电厂的碳排放核算与分析
张世豪;赵悦;李小姗;邬凡;罗聪;张立麒;【目的】煤掺烧生物质耦合碳捕集与封存（carbon capture and storage，CCS）技术具有负碳排放潜力，是实现煤电低碳化改造的重要路径之一，本文旨在进一步探究该技术在企业尺度下规模化应用的碳减排潜力。【方法】从企业层面建立碳核算体系，以某350 MW煤掺烧生物质耦合CCS技术的电厂为研究对象，基于“燃烧端-CCS端”全流程，开展燃烧过程、脱硫过程、间接排放的碳核算模型优化。综合多源排放碳流分析，定量评估生物质种类、掺烧比例和碳捕集效率等因素对碳排放的影响。【结果】结果表明：秸秆掺烧较木材掺烧减排效果略优；提升掺烧比例和碳捕集效率均会导致CCS系统间接碳排放量增加；在掺烧比例低于20%和碳捕集效率80%～100%的条件下，增加生物质掺烧比例较提高碳捕集效率可获得更多的净减排收益；生物质种类、掺烧比例和碳捕集效率之间存在显著的参数耦合效应。【结论】研究结果可为发电企业制定低碳转型策略提供数据支撑和决策依据。
基于电网约束与关键设备运行特性的风光氢储系统优化配置与经济性研究
游筱辉;张猛;南雄;戴晓业;史琳;宋寅;【目的】为提升风光氢储系统规划方案的实用性与经济性评估的准确性，针对现有研究中常忽视电网政策约束与关键设备运行特性的问题，提出一种融合多重约束的风光氢储系统优化配置方法。【方法】该方法将关键设备运行特性与电网政策约束有机结合，首先考虑电解槽的启停特性，采用动态启停与加权功率分配策略，更接近于工程实际运行；其次将电网的上下网功率限制、电量等关键政策性要求作为硬性边界条件纳入优化模型。优化模型以全生命周期净现值为目标函数，统筹考虑电网约束与电解槽运行特性，基于内蒙古某地区的气象数据开展案例仿真分析。【结果】仿真结果表明：所提方法能够在严格满足电网政策与设备运行约束的前提下，得到技术可行、经济性更优的系统配置方案，有效避免了因模型简化导致的运行成本低估和方案不可行问题；售氢价格与上网电价是影响系统经济性的关键参数，其中售氢价格对净现值的敏感性显著高于上网电价；进一步求解得到的盈亏平衡临界参数表明，在上网电价为0.282 9元/(kW·h)时，氢价需达到1.88元/m3方可实现项目盈利，为项目可行性判断提供了明确量化依据。【结论】案例结果反映出当前氢价与电价水平下项目经济性仍面临挑战，需从技术降本、市场机制与政策支持多方面协同发力。所提方法增强了规划方案对实际工程与政策环境的适应性，可为风光氢储系统的科学规划提供理论依据与具备工程应用价值的决策支持，该模型框架亦可推广至同类新能源项目的可行性评估中。
掺氢燃烧对SGT800燃气轮机联合循环 机组热力性能影响的仿真研究
倪玉舟;张俊锋;熊莉;涂垚杰;【目的】随着全球碳减排趋势的深化及氢能规模化应用的推广，对现有燃气轮机机组进行掺氢燃烧技术改造是实现发电供暖行业能源低碳转型的重要途径。【方法】基于Ebsilon热力系统仿真平台，搭建了某燃气轮机热电联产电厂SGT800双压无再热联合循环机组的热力系统模型，在维持总输入燃料热量与透平入口温度恒定的条件下，系统探究了氢气掺混比例（0～50%，质量比）与燃机负荷率双重因素对联合循环系统运行参数以及热力性能的影响规律。【结果】仿真结果表明：随着氢气掺混比例的提高，燃料质量流量逐渐减小，同时为保证透平入口温度不变，燃机入口的过量空气系数也要相应降低。然而，透平排烟温度、流量及其热量并没有随掺氢比例的提高而单调变化，这是系统为维持恒定透平入口温度而动态调整冷却空气流量导致的结果。在100%燃机负荷率及最大抽凝工况下，燃机发电效率以及联合循环系统效率均在掺氢比为20%附近达到最大值，其分别为41.05%和80.79%，相较于纯天然气工况分别上涨1.38%和1.16%。进一步考察机组变负荷条件下掺氢燃烧对系统运行参数的影响，发现当掺氢比例从0提升至50%时，100%、80%和60%燃机负荷率下燃机发电效率分别提升1.38%、1.28%和1.12%，同时联合循环系统效率分别提升1.16%、1.08%和0.92%。【结论】掺氢对机组性能的影响呈现出一种复杂的、具有双重维度的负荷依赖性。在高负荷区，掺氢通过优化燃烧过程，最大化机组的绝对效率增益；在低负荷区，掺氢抬升机组的性能底线，保障其在深度调峰工况下的经济可行性。
基于改进粒子群算法的水电机组振荡抑制控制器参数优化
鲍刚;袁妤燃;许江涛;柯思贤;魏禾;【目的】针对高比例水电机组运行中调速器参数难以合理整定、易诱发超低频振荡的问题，提出一种基于改进粒子群算法的调速器参数优化方法，以提升系统低频振荡抑制能力与运行稳定性。【方法】以典型发电机-水轮机耦合模型为研究对象，构建基于改进粒子群算法（particle swarm optimization， PSO）的参数寻优框架，通过多策略粒子初始化提高初始种群分布均匀性，引入动态多样性增强机制自适应调节搜索过程，避免过早收敛；同时设计稳健适应度函数，将低频振荡特性、调节时间、超调量及稳态误差等关键性能指标统一纳入优化目标，形成面向低频性能的多目标优化模型。【结果】通过对比仿真，将所提方法与传统PSO、增强型PSO、鲸鱼优化算法、灰狼优化算法及经验整定法进行系统评估。结果表明，所提出改进PSO在超低频振荡抑制方面表现最优，可显著降低振荡幅值与衰减时间，缩短系统调节时间并有效抑制超调，在扰动条件下具有更好的动态稳定性和参数鲁棒性。【结论】所提出的基于改进粒子群算法的调速器参数优化方法能够实现参数的高效、可靠整定，为高比例水电系统超低频振荡抑制提供了一种具有工程可行性的技术方案。
SCR烟气脱硝过程硫酸氢铵的生成机理与控制
马双忱;金鑫;孙云雪;崔基伟;简述选择性催化还原(SCR)烟气脱硝原理。指出SCR脱硝过程出现硫酸氢铵的危害,详细分析了硫酸氢铵形成的影响因素,如NH3/NOx摩尔比、SO3浓度、硫酸氢铵的露点温度等。根据硫酸氢铵的特性提出了控制硫酸氢铵生成的方法与减少其负面影响的措施:通过控制SCR脱硝过程氨逃逸量和烟气中SO2氧化率的方法减少硫酸氢铵的生成量;为防止催化剂因硫酸氢铵的滞留而失去活性,合理控制SCR脱硝装置在低负荷下的运行时间;为有效降低硫酸氢铵在空气预热器(空预器)换热元件上的形成速率,选用搪瓷镀层换热元件。
选择性催化还原烟气脱硝技术进展及工程应用
张强,许世森,王志强对目前广泛应用及正在研究的选择性催化还原 (SCR)烟气脱硝技术及催化剂进行了综述。详细分析了影响SCR过程的诸因素 ,如反应温度、烟气在反应器内的空间速度、烟气流型及与氨的湍流混合 ,以及催化剂钝化等 ,并提出了预防措施。指出目前SCR虽然技术成熟 ,脱硝效率高 ,但其投资和运行费用亦很高 ,成为限制SCR发展应用的主要原因。介绍了可使SCR整体成本降低的低温SCR技术的进展和研究目标。
燃煤机组深度调峰技术探讨
张广才;周科;鲁芬;柳宏刚;周志培;周凌宇;为提高我国可再生能源的消纳能力,开展深度调峰技术改造已成为燃煤机组未来的发展趋势。本文从提高锅炉低负荷稳燃能力、实现机组供热工况热电解耦、提高机组主辅机及其环保装置低负荷下设备适应性3方面出发,对燃煤机组深度调峰的主要运行和改造技术进行了汇总和探讨,以期为各电厂实施技术改造提供思路。建议开展低负荷下锅炉精细化调整和稳燃试验,根据试验结果和调峰需求,分别从锅炉、汽轮机、热控等方面进行深度调峰改造可行性研究,通过改造、调试、验收最终实现机组深度调峰安全、经济运行。
新疆准东煤特性研究及其锅炉选型
杨忠灿;刘家利;何红光;利用西安热工研究院有限公司燃烧试验台,对准东煤的着火、燃尽、沾污和结渣特性等进行了研究。结果表明,准东煤的着火、燃尽性能优良,而沾污、结渣严重。对于在役锅炉,应加强电厂堆、配煤管理,合理控制准东煤掺加比例;优化锅炉运行方式,适当提高易结渣部位的吹灰次数。对于新建锅炉,应重点从燃烧方式、炉膛热负荷、炉膛出口烟温、煤粉细度和吹灰器布置等方面进行优化,防止受热面的沾污和结渣。
流场速度分布均匀性评价指标比较与应用研究
李坦;靳世平;黄素逸;刘伟;流场速度分布均匀性在众多领域中都有所应用,但目前对其尚无统一的评价指标。通过比较不同领域的速度场均匀性评价指标,分析各种评价指标的作用,并通过一种理论模型,寻找各种指标之间的关系,为今后研究流场速度分布均匀性评价指标选择提供参考。
碳中和目标下制氢关键技术进展及发展前景综述
李建林;李光辉;马速良;王含;本文围绕制氢关键技术的研究进展进行综述,分析了氢能发展的背景,整理并解读了当前我国与氢能相关的政策,并调研了几项国内典型制氢项目。对氢能产业链中制氢环节应用现状及关键技术原理进行了梳理和对比,包括煤制氢、醇类制氢及电解水制氢技术的原理、电解槽结构及数学模型,并分析了由"灰氢"到"绿氢"转化的重要意义,为我国"绿氢"制取关键技术的发展提供借鉴和参考。
“双碳”目标下我国氢能政策分析与思考
何青;孟照鑫;沈轶;胡华为;氢能是最具发展潜力的二次清洁能源。本文从国家和地市两方面阐述了我国氢能发展政策,分析了我国氢能产业存在的不足并对未来氢能发展提出建议。研究表明:在我国大量扶持政策及财政补贴激励下,京津冀、珠三角和长三角地区已初步建成制氢、燃料电池、氢能汽车、加氢站等全方位布局的氢能产业链;我国在氢能顶层规划、氢能关键部件及核心技术等方面尚处于初级发展阶段;未来我国应加强氢能发展战略引导、氢能核心技术攻关,积极开展绿氢应用示范并拓宽氢能应用市场。
生物质制氢技术研究综述
尹正宇;符传略;韩奎华;李英杰;高明;何锁盈;齐建荟;合理开发利用可再生清洁能源氢能，能够促进我国能源结构转变升级，推动社会绿色可持续发展。在“双碳”目标下，生物质制氢技术被认为是一种发展潜力巨大的绿色环保制氢技术，可分为热化学法与生物法。综述了这两种方法所涉及的蒸汽气化、超临界水气化、生物质热解重整、光发酵、暗发酵等制氢技术的原理、影响因素、优缺点及研究现状，并且综合分析常见生物质制氢技术存在的技术壁垒与发展障碍。对于生物质制氢技术的发展具有一定指导意义。
碳中和背景下中国碳捕集、利用与封存项目经济效益和风险评估研究
刘牧心;梁希;林千果;在后疫情时代全球经济复苏的关键时期,中国提出了努力到2060年实现碳中和的明确气候目标。碳捕集、利用与封存(CCUS)被认为是未来实现碳中和愿景的关键技术,为CCUS项目建立合理的商业模式是未来推动CCUS项目在中国进行大规模部署的必要环节。通过对中国现有CCUS示范项目和国际大型一体化CCUS项目的分析发现,CCUS项目未来的商业模式必须包括政府指导、配套激励政策支持、碳交易市场支持、企业联合投资或成立合资公司分担风险,以及结合具有高附加值的二氧化碳利用技术。以广东省某超超临界燃煤电厂为例,利用净现值法和@risk软件对百万吨级的碳捕集结合二氧化碳提高采收率项目进行经济效益和风险评估,结果显示,在当前油价和碳价均属于较低水平的情况下,缺乏完善商业模式的高附加值项目仍有可能实现盈利。随着全国碳市场的完善带来的碳价增长,全球经济实现复苏导致的油价上升,均有望对CCUS项目的经济效益产生积极影响,未来十年将成为CCUS发展的关键时间节点。
热重分析试验中影响热重曲线的主要因素分析
徐朝芬,孙学信,郭欣对影响热重分析试验中热重(TG)曲线结果的几个主要因素进行了分析,认为试验条件对热重法影响最大,仪器、试样等的影响次之。试验所用煤样的最佳升温速率为50℃/min,气氛流量以50mL/min为宜。
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