燃煤机组转型升级的华能办法:一手抓系统优化 一手抓余热挖潜

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发布时间:2022-12-05 03:46:13

  在刚刚过去的2021年中国电机工程学会年会上,中国工程院院士、中国华能董事长舒印彪表示,基于我国的能源特性,煤电、气电装机仍将发挥兜底保供、辅助和调节服务的作用,由此带来的二氧化碳排放,需要依赖零碳、负碳技术进行中和。在华能清洁能源技术研究院,为燃煤机组降碳减排的技术新招数,已一一亮相并取得喜人新进展。

  在华能清能院系统优化部,就有一支团队致力于通过现代化、科学化、智能化的方式在系统工程层面提升供热技术,以适应绿色发展需求。解决问题的核心技术之一就是人工智能按需供热能耗管理系统,也就是“智慧供热”。目前,团队已成功开发了具有自主知识产权的智慧供热平台并应用于多个大型热电联产企业,即可保障居民供热,又能服务工业生产。

  说起智慧供热,华能清能院系统优化部的彭烁博士举了个自己身上发生的事例,“刚参加工作的时候,我自己曾租住在一个小区的边角户,每到冬天都冻得够呛,问了邻居又说热得天天开窗,那时就在想,提高供热水平还不是光加点燃料就可以解决,供热不均才是症结所在。”彭烁介绍:“目前热力行业的自动化、智慧化水平还存在较大的技术提升空间,我们可以做的事有很多,比如建立智慧热网管理系统,这能够帮助供热企业科学有效的控制和管理热网。”

  针对这些问题,华能清能院率先在高寒地区成功实施了智慧供热,通过开发热网智能设备管理及大数据预警分析平台,实现热网设备的健康度检测、状态诊断和故障提前预警等功能,实现了在居民小区供热二次管网的系统优化。项目通过基于大数据分析的负荷预测技术以及基于物联网阀的二次网平衡技术,试点热力站测试期间热耗降低8.3%,电耗降低24.3%,节水16%,更有效避免了户内冷热不均的现象。

  在工业园区项目中,智慧供热同样收到了显著的节能效果。工业园区用能量大,但生产随需求波动明显,原先的粗放型供热也存在着无法与需求侧同步或响应严重滞后的问题,同样造成了很大浪费。考虑到工业园区实际,清能院成功实施了华能集团第一个基于工业蒸汽的智慧供热项目。该项目通过搭建蒸汽供热综合管控平台,实现地理信息展示、供热系统离线仿真分析、供热系统运行状态监测分析、供热系统运行实时仿真分析、负荷预测、资产管理等功能。项目实施后,根据管损情况,给出中压低压母管过热度建议,通过提高过热度等手段,将管损从7%降低到4%。根据实时电负荷与热负荷数据,以及负荷预测结果,给出源侧配汽建议,实现源网协同,降低机组能耗,供热成本降低最高可达1g标煤/kg蒸汽。

  针对目前既有居民区、又有工业区的城市区域,华能清能院还成功实施了民用供热和工业蒸汽综合信息一体化的智慧供热项目。项目建设了涵盖热源生产数据、民用和工业热网管线监控、安全性和经济性调控、热力站监控、智慧化的客服收费、预警告警、数据查询、报表分析等生产和运行数据监控分析平台。目前工业蒸汽模块已经成功投运,民用供热模块的测试版已上线。系统上线后,负荷预测精度可达到95%以上,通过人工智能算法优化供热调度,实现按需精准供热,供热能耗比传统人工调度降低1.5%。

  近年来,北方地区城市建设快速发展,居民对于生活品质要求不断提高,城市供热需求进一步提升,但部分热电联产机组已满负荷运行,没有富余供热能力接带城市新增供热负荷。

  华能清能院的研发人员创造性地提出利用闪蒸提热技术,成功实现了脱硫浆液余热的清洁、高效和低成本回收。华能清能院这项原创技术,巧妙利用湿法脱硫工艺中浆液的沸点会随着环境压力降低而降低的特性,建立一个真空相变环境,使脱硫浆液发生闪蒸,产生负压蒸汽携带汽化潜热输送至吸收式热泵加热热网回水,使得这部分低温余热成功转化成供热能量源。

  基于该技术,华能清能院在海拉尔热电厂搭建了5t/h浆液处理量的闪蒸提热,并于2020年10月完成48小时变工况连续试验,成功收集到不同工况下脱硫浆液闪蒸蒸汽冷凝形成的冷凝水,总硬度不高于0.3 mmol/L。今年,华能清能院还将在营口热电厂建设国内首套基于脱硫浆液闪蒸提热的烟气余热深度回收利用技术的工业示范工程。工程建成后将在33万千瓦机组上回收20MW的热量用于居民集中供热,折合新增供热面积43.3万平方米,可有效解决电厂的供热扩容难题。

  该技术对热电联产燃煤电厂增加供热能力、提高脱硫系统效能、节能节水环保等具有重要意义,技术成果转化到项目中将为华能集团提供一条新的低碳清洁供热途径。

  为了打造绿色技术创新高地,无论是智慧供热还是余热回收,华能清能院在传统燃煤机组从粗放到精细化创新道路上始终砥砺前行,努力实现系统优化再优化,余热挖潜再进步,为火电转型升级提供强有力的技术支撑。




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