特邀专稿

• 600 MW亚临界湿冷机组升参数改造技术与工程示范

  杨茂祝;王忠宝;孙勇;李德波;孙超凡;尹秋钰;

  为解决某600 MW机组效率低、热耗高的缺点，响应国家“双碳”目标政策。本文以600 MW亚临界湿冷机组为例进行技术升级改造，将主、再热蒸汽提温至600℃。同时改造汽轮机、锅炉、发电机及附属配套设备，保证其运行稳定性。改造后机组热耗下降8.3%，锅炉效率由92.3%提升至94.1%，节约标煤量约9 000 t/a，污染物排放明显减少，极大改善机组经济性。总结得出：通过对机组进行技术升级改造，提升主、再热蒸汽的运行参数，可以在很大程度上提升机组经济性，降低污染物排放。在改造过程中，首创采用锅炉汽水流程再造、汽轮机集成优化、不助燃20%深度调峰等核心技术，“三改联动”节能降耗效果显著，形成一整套亚临界机组升参数改造技术研究与工程示范。为同类型机组的技术升级改造提供指导与参考依据。

  2024年04期 v.40;No.195 329-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 1432K]
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适应“双碳”目标的发电技术

• 350 MW超临界机组深度调峰工况下旁路供热蓄能调频研究与应用

  刘琼伟;杨珍;赵强盛;仇建明;解世涛;

  某350 MW超临界火电机组在开展高低压旁路供热改造后一次调频能力显著下降，在深度调峰工况下调频动作15 s时负荷变动量无法满足75%额定负荷的要求。通过对汽机高压调节阀流量变化、调频控制回路、汽机主控回路等影响调频的因素进行综合分析，得出高压旁路供热分流引起锅炉蓄热不足是造成调频能力下降的主要原因。为提高低负荷下的锅炉蓄热，一方面利用能量平衡定律建立机炉两侧新的能量需求模型，实现供热高旁蒸汽的持续性补充，同时对调频阀位前馈回路、汽机主控前馈回路进行了增强，以提高调频负荷的快速响应；另一方面设计了供热高旁调阀超驰控制回路以实现蓄能辅助调频，即在调频动作后根据动作方向和幅度来对供热高旁进行超驰控制。试验结果表明：所提方法有效改善了机组在深度调峰模式下的调频蓄热能力，在25%额定负荷下顺利完成一次调频试验。

  2024年04期 v.40;No.195 338-351页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K]
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• 旋流法熔渣水淬余热回收数值模拟研究

  江健;王晓佳;周宾;陈家俊;黄剑;

  热炉渣及其余热的利用是钢铁工业面临的巨大挑战。如何回收熔渣中的余热，进行余热发电是节能减排、环保的重要内容。熔渣余热回收包括机械破碎法、鼓风法和离心法等，但热回收技术不成熟，均有缺点。为提高水淬法的热能回收利用、降低回收装置的占地面积、提高熔渣的冷却效率，本文通过Fluent数值模拟的方法，对旋流法熔渣余热回收装置进行研究，主要探究熔渣的放热情况、流动情况以及装置蒸汽产出。模拟结果显示，熔渣在旋流法反应器内停留时间可达约15 s，换热时间充分。捕渣网的设计可以加速熔渣在反应器内的沉降。同时由于水的比热和潜热巨大，对熔渣的降温速率可以达到水泥生产的玻璃态炉渣产品的需求。通过使用旋流法对50 t/h、1 550℃熔渣余热进行回收利用，可以产生高达40 t/h、209.9℃过热蒸汽用以发电，产生的年收益可达51 082万元，具有非常大的应用潜力。

  2024年04期 v.40;No.195 352-358页 [查看摘要][在线阅读][下载 1306K]
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• 适应“双碳”目标的煤电机组两阶段配煤优化方法

  谢松润;茅大钧;陈思勤;魏立志;

  面对全球资源和环境的双重制约以及国家可持续能源转型的战略要求，火电机组迫切需要低碳化转型以实现“双碳”目标。针对火电机组高比例的碳排放和成本控制需求，本文提出一种综合碳排放和经济性的两阶段配煤策略优化方法，寻求在降低环境影响和成本之间达成最佳平衡，有效应对火电机组在新时期的政策和市场挑战。采用改进的自适应混沌第二代非支配排序遗传算法对火电机组配煤策略进行双目标优化，侧重于碳排放与配煤成本间的权衡，通过得到的帕累托最优解集确定一系列符合实际运行约束的环保与经济兼顾的配煤方案。利用多准则妥协解排序法针对帕累托解集进行深入分析，从多个评价指标进行对比，确定各个配煤策略方案的排序，确保决策过程的系统性和多元性，为电厂管理层提供了清晰且切实可行的配煤策略选择，为火电机组的低碳运营策略提供了创新且实用的解决方案。基于所建立的优化模型及算法，对上海某电厂进行配煤优化研究，结果表明，该方法不仅强化了煤质利用的高效性和煤电机组的环境友好性，而且对火电行业配合国家“双碳”目标，迈向低碳发电转型的未来开辟了新思路，具有一定的理论意义和实践价值。

  2024年04期 v.40;No.195 359-370页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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• 基于NSGA-Ⅱ-VAR的燃煤电厂负荷预测

  韩伟伦;茅大钧;陈思勤;

  燃煤电厂负荷预测的意义在于可以预先了解未来一段时间内的电力需求情况，从而合理安排发电设备的运行和停机维修时间，避免能源浪费、提高发电效率；此外，在燃煤电厂参与深度调峰、配煤掺烧的大背景下，为了确保混煤发热量适应负荷需求，提高燃烧效率，需要提前预知未来一段时间的负荷。本文提出一种基于快速非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithmⅡ，NSGA-Ⅱ）优化向量自回归模型（vector autoregression,VAR）的燃煤电厂负荷预测方法。该方法将历史过热蒸汽时间序列、历史再热蒸汽时间序列和历史发电量序列一起作为VAR模型的输入变量，预测未来8 h的发电负荷，同时使用NSGA-Ⅱ算法优化VAR模型的阶数和截距，从而提高了预测模型的精度。测试阶段，选取上海某机组2022年10月25日—2022年10月30日为数据样本区间，建立初始化预测模型；在2022年10月31日8:00—2022年11月1日16:00样本区间上测试模型效果，并使用NSGA-Ⅱ算法根据测试结果优化VAR模型；在2022年11月2日8:00—2022年11月3日16:00的样本区间上进一步测试优化后的模型预测精度。测试结果表明：预测均方根误差为15.341 MW，平均绝对误差为7.839 MW，和其他时序预测模型对比精度有所提高。该模型可实际运用于同类煤电机组的负荷预测，从而为后续运行决策提供参考。

  2024年04期 v.40;No.195 371-379页 [查看摘要][在线阅读][下载 1303K]
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• 基于双向LSTM-Attention模型的火电厂负荷预测研究

  陈恩帅;茅大钧;陈思勤;魏立志;

  准确预测电厂负荷可指导火电厂制定发电计划和调度安排，有利于降低能源成本和污染物排放，对电厂的经济性和环保性有重要意义。本文提出一种基于双向LSTM-Attention的火电厂负荷预测方法。首先，通过皮尔逊系数筛选出关键特征变量；其次利用双向长短期记忆网络提取关键变量之间的长期依赖关系与短期变化特征，最后融合注意力权重机制以进一步突出关键时序信息，进而实现负荷的准确预测。以某在役600 MW超临界机组为对象进行验证。结果表明：相较于单向LSTM、双向LSTM、单向LSTM-Attention，本文所提方法的决定系数R~2、均方根误差S_(RMSE)和平均绝对误差S~(MAE)均为最优，分别为0.956 6、16.315 9、13.504 3，能更准确地捕捉到负荷快速波动的趋势，为电厂的负荷预测和能源管理提供可行的方法。

  2024年04期 v.40;No.195 380-387页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K]
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• 基于荒煤气物性参数的上升管换热计算与模拟研究

  周宁玲;王晓佳;孟晓东;沈来宏;

  焦炉上升管余热回收系统是焦化行业节能减排的重要举措，产生的饱和蒸汽经气液分离可供使用或发电，但存在上升管管壁结焦积石墨、蒸汽端品质不稳定等亟需解决的问题。本文由入炉煤推算荒煤气产率，研究荒煤气混合物的热物性参数随温度变化的回归方程，热平衡方程探索上升管传热机理。并采用Fluent仿真模拟软件模拟动态过程下荒煤气的传热过程，耦合了所计算的物性参数回归方程，进一步验证计算结果，通过改变不同荒煤气侧、水侧入口条件确定了上升管换热最佳工况。结果表明，上升管稳态工况下热力计算的传热系数为65.58 W/（m~2·℃），荒煤气侧对流换热系数占总换热系数的52.8%，对流换热占据主导，辐射换热也不可忽视；荒煤气侧流量控制在500～650 m~3/h，出口温度高于550℃不会导致焦油析出，并能确保蒸汽侧质量流量达到0.015 6 kg/s、出口温度升至209.2℃，产出的蒸汽品质好，可为后续荒煤气余热回收系统提供参考依据。

  2024年04期 v.40;No.195 388-396页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K]
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• 全回路CFB中一级燃料配比对异重燃料分级燃烧影响的模拟

  王瑞晨;周全;

  循环流化床以其燃料适用范围广的优势，被作为低热值固体废物热利用的优选设备。为解决循环流化床燃烧异重混合燃料时出现燃料配比不当而导致的污染物控制困难问题，本文将软质煤矸石（soft coal gangue,SCG）颗粒和垃圾衍生物（refuse derived fuel,RDF）颗粒作为异重燃料，采用分级燃烧技术，应用欧拉双流体模型模拟研究了3种不同一级燃料配比在循环流化床锅炉中分级燃烧过程的流动、温度和气体组分分布情况，以获得其在循环流化床中分级燃烧的最佳一级燃料配比。结果表明：SCG/RDF为5/2的配比可促进颗粒与流体之间的碰撞频率和提高煤矸石中挥发分的热解反应强度，此配比下挥发分在密相区的反应速率较SCG/RDF为6/1和3/4时分别提高0.025和0.010。同时，该比例下的炉膛整体温度较SCG/RDF为6/1和3/4时分别提升175 K、25 K，达到了燃料协同燃烧的最佳效果，该比例下O_2消耗量较SCG/RDF为6/1和3/4时分别增加0.08和0.01。另外，RDF比例的升高会使污染物NO和SO_2的含量下降。因此，选用SCG/RDF为5/2的配比可达到异重燃料分级燃烧的最优运行状态，此时异重燃料的循环流化床燃烧效果最佳。

  2024年04期 v.40;No.195 397-406页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]
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• 超临界对冲燃烧锅炉低负荷运行及环保性能的模拟研究

  屠博;李德波;廖伟辉;吕兴城;金凤雏;闫超;尹秋钰;陈兆立;阙正斌;阚伟民;余冯坚;

  为获得某电厂超临界对冲燃烧锅炉低负荷工况下的运行及环保性能，基于锅炉设计参数与现场试验数据，采用ANSYS Fluent软件对低负荷运行状态进行数值模拟研究，根据现场实际试验的情况控制燃烧器的投运方式、风速和风量等边界条件，模拟结果直观反映炉膛内的燃烧状态，并进一步对比25%和30%负荷工况的计算情况。结果表明，在25%负荷工况下，温度场及速度场表现均匀对称，整体稳燃性能优于30%负荷工况；30%负荷工况供风量大，O_2充足，CO浓度低于25%工况，但由于30%负荷工况多投运后墙中层燃烧器，对冲性能差，不仅容易造成前墙水冷壁超温，还会产生更多的NO_x堆积于前墙，出口的NO_x排放浓度为531.69 mg/m~3，约为25%负荷工况的1.35倍。

  2024年04期 v.40;No.195 407-415页 [查看摘要][在线阅读][下载 1405K]
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清洁发电

• 基于PVC基体的铵离子敏感膜制备及性能表征

  雒建中;柏源;韦飞;周香;刘田田;梅蓉;金奇杰;徐海涛;闫新龙;林正根;

  铵离子选择电极是电厂脱硫废水氨氮检测传感器的核心部件，而铵离子敏感膜是影响传感器电极性能的关键因素。为获得性能较好的铵离子敏感膜，本文以PVC为敏感膜基体，针对增塑剂、离子添加剂和离子载体的这3种添加剂的组合变化筛选最佳配方组合，并表征和分析其对电极响应性能的影响，以及敏感膜性能参数的变化规律，同时考察了Li~+、Na~+等9类干扰离子对电极选择性及抗干扰能力的影响。结果表明：敏感膜的最佳配方为50%邻苯二甲酸二丁酯+0.75%四（4-氯苯基）硼酸钾+1.20%无活菌素，基底PVC与邻苯二甲酸二丁酯的质量比为1:1，与溶剂四氢呋喃的质量比为1:20。该配方下敏感膜的探测下限为1.26×10~(-5) mol/L；当氯化铵溶液浓度大于0.001 mol/L时，响应时间为0.5～2.0s；浓度小于0.001 mol/L时，响应时间则延长至约5 s；重现性测试显示，相对标准偏差均小于2%；电极寿命超过90 d，性能良好。多种表征结果显示膜具有无定形的微观结构，各组分良好的相容性有利于强化NH~+_4的响应稳定性。加入增塑剂和离子添加剂后，离子载体的主要结构未发生明显改变，膜的完整性能够保持；9类离子选择性系数均小于0，干扰性均较小。其中K~+干扰最大，可以通过K~+浓度修正方程解决，从而提高氨氮检测的准确性。

  2024年04期 v.40;No.195 416-426页 [查看摘要][在线阅读][下载 1384K]
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• 混合酸浸出废脱硝催化剂中钒的动力学研究

  李扬;李杰;程文婷;

  钒钛系脱硝催化剂由于长期运行在火电厂高温烟气中，活性会随着运行时间的延长而逐渐下降，使用寿命一般为3～4 a。其中约60%的脱硝催化剂受物理结构破损、机械性能下降等因素影响而不具备再生价值，需作报废处理。对其中有价金属元素的提取是实现报废脱硝催化剂高效资源化利用的重要方式。本文针对无机与有机混合酸溶液回收废脱硝催化剂中钒的过程，分析了浸出过程中的动力学模型，采用宏观动力学的研究方法，探究了浸出过程的控制类型。结果显示，硫酸-草酸混酸浸出废脱硝催化剂中钒的过程为典型的液-固相非催化反应类型，动力学模型为未反应核缩减模型。浸出过程中钒的动力学控制类型为表面化学反应控制，可用动力学方程来拟合，拟合直线的线性相关系数大于0.98，具有很好的线性相关性，该过程的反应活化能为4.53 kJ/mol。

  2024年04期 v.40;No.195 427-433页 [查看摘要][在线阅读][下载 1250K]
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• 固体燃料熔融盐热转化研究进展

  胡伟;胡德浩;宋捷;李朝兵;赖金平;于洁;

  以煤、生物质和固体废物为代表的固体燃料热解制油与气化制气具有很好的应用前景，是目前研究热点。常规热解反应器存在传热不均、易结焦和传热效率低等缺点，会导致热解温度升高、油产率降低以及需要频繁清焦等一系列问题。为了克服上述问题，学术界提出了以熔融盐作为直接传热介质进行固体燃料热转化的技术路线，以期提高传热传质效率、降低裂解温度，实现目标产物最大化。研究表明：（1）熔融盐介质具有更优的传热传质性能，能够降低热解活化能，抑制热解反应过程中有害气体的释放，并将其他有害金属元素保留在熔融盐内，从而高效解决硫化物、卤化物和重金属排放等问题。（2）探讨了熔融氯化盐和熔融碳酸盐对于固体燃料热解的作用机制：相比于腐蚀性更强的氯化盐体系，熔融碳酸盐具有较好的热稳定性和催化活性，并且能够原位催化脱除固体燃料中的杂原子。（3）在熔融盐气化方面，碳酸盐同样表现优越；相比于单一碳酸盐，混合碳酸盐体系气化催化活性更高；但熔融盐气化温度低，造成气化气中焦油含量增加等问题；在熔融盐中引入Ni等过渡金属能够克服上述问题，提高合成气产率，实现制取富氢合成气的目的。（4）目前熔融盐的回收再利用主要通过盐冷却、水洗沉淀、过滤和干燥等技术路线，固体燃料热解和气化后熔融盐的低成本回收利用仍需进一步深入研究。

  2024年04期 v.40;No.195 434-443页 [查看摘要][在线阅读][下载 1259K]
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• 专栏执行主编寄语 适应“双碳”目标的发电技术

  茅大钧;王晓佳;

  <正>“十四五”时期，我国能源系统快速发展，发电和供电能力不断提高，发电能源结构因供给侧改革而发生变化。2022年3月国家发改委和能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》，规划指出在2025年，非化石能源消耗提高到20%左右，非化石能源发电量提高到39%左右。2010年后中国能源转型加速，煤电装机及发电量占比持续下降，根据中电联最新发布，2023年装机占比降至39.9%，历史上首次降至40%以下;发电量占比降为57.9%。煤电发电量占比高于其装机容靠占比，是支撑中国经济发展的重要支柱，同时煤电利用小时数逐渐下降，体现了煤电的兜底保供作用。

  2024年04期 v.40;No.195 325-326页 [查看摘要][在线阅读][下载 3288K]
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• 中国电力企业联合会公布2023年电力行业基本数据

  沈凡卉;

  <正>7月10日，中国电力企业联合会（以下简称“中电联”）发布《中国电力行业年度发展报告2024》（以下简称“《报告2024》”），公布2023年电力行业基本数据。一、装机容量及发电量《报告2024》指出：截至2023年底，全国全口径发电装机容量292224万千瓦，同比增长14.0%，各类发电装机容量见表1，非化石能源发电装机容量157 541万千瓦，同比增长24.1%，占总装机容量比重首次突破50%，达到53.9%，而煤电装机容量首次降低至40%以下，为39.9%。并网风电和光伏发电合计装机规模突破10亿千瓦大关，达到10.5亿千瓦，占总装机容量比重为36%。我国风电装机连续14年位居全球第一，光伏发电装机连续9年位居全球第一。全国新增发电装机容量37 067万千瓦，新增装机容量见表2，同比增长86.7%，增速较上年提升75.5个百分点。

  2024年04期 v.40;No.195 444页 [查看摘要][在线阅读][下载 867K]
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• 征稿启事 “煤炭清洁高效利用及新型替代燃料技术”专题

  <正>双碳目标下，我国进一步提出推进煤电机组“三改联动”，即节能降耗改造、灵活性改造及供热改造，加快煤电清洁低碳转型。未来，煤电将从主导型电源向调节型、保障型电源转型。国家能源局颁布的《新型电力系统发展蓝皮书》明确新型电力系统的内涵和特征包括:清洁低碳是构建新型电力系统的核心目标，柔性灵活是构建新型电力系统的重要支撑。在此背景下，煤电锅炉面临蓍高效稳定燃烧、减污降碳、节能降耗、新型替代燃料及燃烧设备开发等急迫任务，开展化石能源减污降碳利用及新型替代燃料研究势在必行。

  2024年04期 v.40;No.195 445页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
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