火电行业

本成果涉及燃料特性、锅炉设计、运行优化、环保等较宽技术领域。 煤炭高效梯级综合利用是国家重要发展战略之一。半焦是烟煤或褐煤经热解，脱除部分水分及挥发分形成的固态物质，属于煤化工的副产品之一，产量较大，但在冶金等传统行业利用不足 40%，严重阻碍该产业持续健康发展。电站煤粉锅炉及工业炉可消纳半焦产能，且半焦具有高热值、低硫、低氮等优点，是洁净可靠的发电燃料，但其挥发分低、磨损性结渣性强，易引起燃烧不稳、设备损耗、结渣沾污重等问题，制约其在电站煤粉锅炉及工业炉的规模化应用。 本成果可拓宽火电行业燃料选择范围，提升企业燃料安全性与企业竞争力，实现发电、煤炭与化工等企业的共赢，同时对国家煤炭综合利用具有积极的推动作用，并为我国其它超低挥发分燃料的研究与利用提供可靠的技术支持和手段，对电力行业的科技进步具有推动作用。

目的 在“双碳”目标背景下，火电面临着巨大的减排压力。火电碳足迹评价能直观地表现火电的生命周期温室气体排放量，帮助挖掘减碳潜力。为此，对火电碳足迹评估的研究现状进行了综述。 方法 介绍了目前火电碳足迹评价依据的主要标准和方法，并对火电碳足迹评价流程进行了概述。综述了评价流程中存在的差异性问题并给出了部分建议。根据工艺流程将生命周期分为上游、核心和下游3个环节，由于核心环节碳排放集中度极高，部分情况下可以忽略燃煤电厂的建造、退役和电力输送环节的碳足迹。 结论 不同类型火力发电的生命周期相似，但垃圾焚烧发电碳足迹不包括生活垃圾的获取过程。无论哪种火电形式，在缺乏实测排放因子的情况下，建议排放因子选取国内外已发布的标准、文献和数据库的缺省值。

数字化、智能化是发电行业发展大势所趋。智慧电站的发展急需各种快速检测技术提供数据支持。激光诱导击穿光谱（LIBS）技术具有实时、多元素同时测量、可远程检测等优点，是智慧电站发展的重大需求。例如基于LIBS的煤质快速分析可为混配煤、燃烧优化、污染控制等提供支撑，提高电厂运行的经济性和安全性；而基于LIBS的钢材管道原位检测对保障电厂安全运行意义重大。项目组在之前的研究中，揭示了LIBS测量不确定性和误差的产生机理，提出了光谱标准化、主导因素偏最小二乘（PLS）模型、基于自适应光谱数据库的光谱辨识等一整套方法，实现了LIBS精确定量化，获得2017中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖、第九届国际发明展览会金奖。然而，在煤质分析中，面临煤炭种类多样、成分复杂且分布不均匀、挥发分和灰分导致的基体效应严重，环境粉尘震动和温度大幅度变化对LIBS测量影响大等严重挑战；而金属原位测量面临设备小型化要求、元素谱线自吸收和互干扰严重等难题。 根据本项目成果研制的煤质分析仪对煤炭主要指标的测量精度达到传统化学方法的国家标准要求，手持式金属分析仪的测量精度达到或者超过了成熟的X射线荧光技术。项目申请专利23项（授权20项，含1项国际专利），成果通过国外内多家公司获得转化，专利许可金额超过1500万元，并为社会创造经济价值超过1.5亿元。 本项目研制分析仪操作简单、维护方便，检测指标全面，具有较强的可推广性，已应用于火电行业多家单位。项目技术成果的应用可为电厂煤质快速检测、燃烧优化、污染物控制、钢材质检提供数据支撑，推动煤炭清洁高效利用及智慧电厂建设。

10月28日，江苏火电行业节能减排监控中心完成操作系统迁移、数据库替换等数据中台核心部件的升级改造，实现了火力发电主要污染物排放在线监控的数据采集、模型运算、终端监测等全过程的国产化。

在“双碳”目标背景下，火电面临着巨大的减排压力。火电碳足迹评价能直观地表现火电的生命周期温室气体排放量，帮助挖掘减碳潜力。为此，对火电碳足迹评估的研究现状进行了综述。 方法 介绍了目前火电碳足迹评价依据的主要标准和方法，并对火电碳足迹评价流程进行了概述。综述了评价流程中存在的差异性问题并给出了部分建议。根据工艺流程将生命周期分为上游、核心和下游3个环节，由于核心环节碳排放集中度极高，部分情况下可以忽略燃煤电厂的建造、退役和电力输送环节的碳足迹。 结论 不同类型火力发电的生命周期相似，但垃圾焚烧发电碳足迹不包括生活垃圾的获取过程。无论哪种火电形式，在缺乏实测排放因子的情况下，建议排放因子选取国内外已发布的标准、文献和数据库的缺省值。

6月20日，由华电郑州机械设计研究院和南京大学联合主导提出的国际标准新提案《火电厂循环冷却水节水技术规范》正式获批立项。

随着节能减排的形势日益严峻、电力行业的市场竞争日益加剧、火电行业成本压力加大，火力发电厂的生存越来越严峻，这使得火力发电厂不得不探索新技术、新工艺来满足逐步严格的政策要求和严峻的市场需求。发耳公司省煤器输灰支线自投产以来，由于煤质发生变化，灰份升高，已远远偏离校核煤种指标。灰量大幅增加，省煤器输灰支线出力不足，导致省煤器灰斗内积灰严重存在灰斗跨場的隐患，同时大量粗灰流入烟气系统下游导致烟道积灰及电除尘喇叭口气流分布板及支撑的严重磨损。为解决省煤器输灰支线出力不足的问题，积极探索新技术、新工艺，公司设计创造省煤器输灰优化系统。 一、创新点：在每2个灰斗用一个大容量仓泵进行输送；对仓泵每组系统在灰斗插板门下至省煤器平台之间，设计有清理杂物的杂物分离箱（坐在省煤器平台上）和下灰管滤网，可以人工分练杂物、灰自动回流到落灰管内；并在每个仓泵的上方安装有联箱（或三通交叉管），每个联箱（三通）与上方3个灰斗的落灰管连接。在联箱侧面开有杂物清理口；在主泵附近的就地安装6M°的储气罐，以保证对输送空气压力和气量瞬间的要求。 二、效果归纳：出力由以前的4.8T/h提高到了11T/h，采用对检修杂物很方便的杂物分离箱，避免停止整套的输送系统检修的工作模式，不仅提高输送的灰气比，降低省煤器输灰实际吨耗气量，节约能源，确保省煤器灰斗内不积灰，而且在提高输送设备的工作效率的同时还要降低检修人员的工作量，极大方便检修人员日常维护，而且省煤器输灰量的增加，在确保省煤器灰斗内不积灰的同时，由于及时的把粗灰经过省煤器输灰系统输走，确保烟道不积灰避免烟道积灰发生跨場事故和减少电除尘器烟道喇叭口区域设备的磨损。提高省煤器运行的可靠性。 三、专利申请或授权情况：一种省煤器输灰系统在2016年6月12日申请实用新型专利，在2017年1月1日获得实用新型专利授权，实用新型专利号：CN201620570312.0；一种省煤器杂物过滤在2016年6月12日申请发明专利，在2016年9月7日获得公开/公告号，公开/公告号：CN105923402A，现在在实质审查阶段

本项目成果首次提出存在最佳低温循环水热泵入口温度（即最佳低压缸排汽压力），建立了汽轮机组和吸收式热泵余热回收系统联合仿真模型，进行了系统集成优化研究，为实际工程项目提供技术指导。首次实现了吸收式热泵供热技术在国内300MW等级闭式循环水冷机组上的成功工程应用，研究成果处于国内外领先水平。实现了在不新增燃煤量，不影响机组发电负荷的情况下，电厂供热能力提高30%以上、综合能源利用效率提高近20%的目标。首次制定了针对火电厂低温余热回收系统的运行优化控制策略，优化了余热回收系统的接入方式，提高了系统运行可靠性，保证机组及余热回收系统的安全运行。 该项目成果符合国家当前“节能减排”战略和“建设资源节约型环境友好型”基本国策，是电厂进行技术革新、提高能效和增加效益的有效途径。项目在不新增燃煤量情况下，为实施电厂带来大幅的节能减排效益。项目取得的技术成果在国内火电行业具有极大的推广价值，同时该项技术在电力行业处于发展的初期阶段。根据《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》，预计到2020年，全国热电联产总装机将达到2亿千瓦，其中集中供热和工业生产用热的热电联产装机为1亿千瓦，热电联产将占全国火电机组的比例为37%左右。北方地区城镇集中供热面积到2020年达到75亿m2，供热需求和缺口巨大。巨大的供热需求，给供热机组改造、余热利用技术等带来了巨大发展机会。

项目属水处理、防腐蚀领域，经中国电力企业联合会组织鉴定，成果居国际先进水平。高参数机组对水汽品质的要求越来越严格，机组深度调峰、负荷快速升降等更加大了水汽循环系统腐蚀与结垢的风险。在电力生产安全事故中，由腐蚀、结垢引发的占相当一部分的比例。加药自动投入差，无法实现精准控制；精处理运行较差，出水品质经常超标；精处理去除有机物效果差，有机物对系统的腐蚀未能定量分析；这些都是水汽循环系统腐蚀与结垢精准控制技术急需解决的问题。 大唐火力发电技术研究院技术团队开发了一套水汽循环系统腐蚀与结垢控制关键技术，提供了可行的方案。本项目研制了机组水汽循环系统在线腐蚀监测装置，对给水介质腐蚀情况进行了实时监测。首次在未减温减压的给水系统上安装了在线腐蚀监测装置，制定了腐蚀速率控制指标，实现了炉管表面腐蚀状况的定量实时分析及预警。研发了水汽循环系统腐蚀专家诊断系统，对在线腐蚀监测系统预警信息进行诊断分析并提供专家控制策略。建立了水汽循环系统有机物和腐蚀性无机离子对氢电导率贡献的计算模型，开发了有机物和腐蚀性无机离子对腐蚀影响的定量计算软件；研发了水汽循环系统腐蚀专家诊断系统，指导水工况运行调整，有效防止了水汽循环系统的严重腐蚀。开发了一系列水汽循环系统腐蚀与结垢风险控制运行调整技术，将水汽循环系统的腐蚀。 与结垢风险控制在较低水平。（1）研制了可精准定位的树脂取样器，保证取样代表性；开发了树脂再生动态监测方法，提高了精处理周期制水量，降低了出口腐蚀性阴离子含量。（2）建立了基于炉水品质、给水流量等多参数耦合和人工神经网络的自适应控制加药数学模型，研制了自动加药系统，可将炉水 pH 精准控制在设定值的±0.05 范围内。（3）开展了炉水水工况理论研究，开发了机组主参数为基础的汽包炉蒸汽品质优化解决方案，保证了蒸汽品质的优良。 使用项目成果进行监测、诊断、控制后，减少了酸碱耗量，改善了水汽品质，降低了腐蚀与结垢风险，可降低机组煤耗。项目研发的在线腐蚀监测系统、自动加药系统、精处理动态监测方法、有机物腐蚀定量计算等填补了国内外的技术空白，可在火电行业大力推产，必将产生巨大的经济效益、社会效益和环保效益。授权发明专利 4 项、申请 9 项；授权实用新型专利 6 项；授权软著 1 项；发布标准 3 项；发表论文 26 篇。

项目通过对“火电厂水资源综合利用技术研究及应用”立项研究内容的理论和实验研究、电厂现场模拟试验、装置研发、中型试验、系统调试、系统优化及生产应用实践。建立了火电厂水质梯次高效利用系统，节水效益显著。解决了城市污水处理厂尾水难降解有机污染物、氨氮和细菌等有效去除的关键技术问题，开发了臭氧-牡蛳壳生物固定床-MBR深度处理集成技术对COD、氨氮、总磷和细菌的去除率分别达到81%、99%、65%和99%，形成城市污水处理厂尾水深度处理全面回用于火电厂工业用水的集成技术；研发了沸石分子筛、氧化石墨烯膜和淀粉改性重金属整合捕集剂等新型材料，突破了火电厂脱硫废水重金属离子高效去除的技术瓶颈，对废水中重金属离子和浊度的去除率可达95%以上；研发适用于火电厂终端废水处理的电化学装置，攻克电厂终端废水处理技术难题，实现废水中多种污染物的高效去除，实现了废水减排及零排放示范应用。随着国家各项环境保护政策、法规的逐步实施，对各新电源项目水源的取水限制越来越严。提高水的重复利用率和废水资源化程度，既符合国家节能减排、发展循环经济、建设资源节约型社会的宗旨，又促进了污水资源化与健康可持续发展，更重要的是为火电行业的可持续发展拓展了空间：对企业周边社会的稳定产生了积极作用，为地方经济的发展腾出了环境空间。