基于降耗時(shí)空效應(yīng)的大型火電機(jī)組節(jié)能診斷方法.pdf

1、能源，尤其是電力，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和命脈。我國(guó)燃煤發(fā)電長(zhǎng)久以來(lái)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(jī)組的未來(lái)火電主力地位，其能耗水平已經(jīng)達(dá)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(yán)格，我國(guó)對(duì)大型燃煤發(fā)電機(jī)組的深度節(jié)能的需求日益迫切，“十三五”電力規(guī)劃已對(duì)我國(guó)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(duì)大型燃煤發(fā)電機(jī)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(guān)重要的

2、作用。
　　本研究著眼于大型燃煤發(fā)電機(jī)組，進(jìn)一步發(fā)展了能量系統(tǒng)過(guò)程節(jié)能分析方法。綜合考慮機(jī)組能耗在時(shí)空維度上的變化特性，提出了大型燃煤機(jī)組降耗時(shí)空效應(yīng)的概念。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展了一系列大型燃煤發(fā)電機(jī)組節(jié)能診斷方法的研究。全面揭示了機(jī)組部件性能發(fā)生衰退時(shí)系統(tǒng)能耗的耦合機(jī)理;詳細(xì)分析了火電機(jī)組運(yùn)行時(shí)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(guān)系;研究能耗分析理論方法，表征和確定超低排放能耗基準(zhǔn)狀態(tài)，得到機(jī)組降耗時(shí)空效應(yīng)，并

3、在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展節(jié)能診斷方法與負(fù)荷優(yōu)化分配應(yīng)用，為大型燃煤機(jī)組的評(píng)價(jià)、改造和優(yōu)化提供了可靠的方法論和實(shí)施手段。
　　首先，應(yīng)用先進(jìn)(炯)分析的思想方法，改進(jìn)了基于熱力學(xué)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(xué)缺陷造成的。改進(jìn)后的單耗分析方法能夠描述燃煤機(jī)組的空間能耗水平。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合大型燃煤發(fā)電機(jī)組在不同時(shí)間所處的復(fù)雜多變邊界條

4、件，提出了降耗時(shí)空效應(yīng)概念，量化計(jì)算和評(píng)價(jià)燃煤發(fā)電機(jī)組的能耗水平，作為進(jìn)一步節(jié)能診斷工作的依據(jù)。
　　其次，根據(jù)降耗時(shí)空效應(yīng)的概念，結(jié)合能量系統(tǒng)節(jié)能診斷方法，進(jìn)行了三方面的研究應(yīng)用:(1)提出了基于改進(jìn)單耗分析的燃煤機(jī)組部件性能診斷方法，采用一種新型的內(nèi)部(炯)指標(biāo)快速定位故障部件，隨后對(duì)比實(shí)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(cè)部件的性能衰退狀況，為可能的部件故障預(yù)警提供理論依據(jù);(2)在大型燃煤

5、發(fā)電機(jī)組部件性能診斷的基礎(chǔ)上，考慮到大型火電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)面臨復(fù)雜多變的邊界環(huán)境，本文使用多維度、完備性的運(yùn)行與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，提出了綜合考慮火電機(jī)組時(shí)空因素的“能耗基準(zhǔn)狀態(tài)”，并計(jì)算分析相應(yīng)的降耗時(shí)空效應(yīng)進(jìn)行機(jī)組流程重構(gòu)分析，提出可行的火電機(jī)組節(jié)能措施;(3)針對(duì)大型燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中所處的復(fù)雜邊界條件，詳細(xì)分析了邊界條件（負(fù)荷、冷卻水溫度和煤質(zhì)因素）的特點(diǎn)，以及邊界條件與火電機(jī)組間的傳熱機(jī)理，并探索了能耗基準(zhǔn)狀態(tài)與邊界環(huán)境的變化規(guī)

6、律。
　　最后，基于降耗時(shí)空效應(yīng)對(duì)大型燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行節(jié)能診斷，將診斷結(jié)果分別應(yīng)用于考慮邊界條件和污染物排放的燃煤電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配問(wèn)題中?；诨痣姍C(jī)組的海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，引入大數(shù)據(jù)分析方法，獲得機(jī)組不同邊界和運(yùn)行工況下的能耗特性;另外，綜合考慮經(jīng)濟(jì)和排放因素，建立基于物理信息融合的負(fù)荷分配模型，得到機(jī)組煤耗和污染物排放量物理模型與信息模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系;以此為基礎(chǔ)開(kāi)展的廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配可有效降低火電廠的供電煤耗率，對(duì)火電機(jī)組的節(jié)能發(fā)電