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華北電力大學(xué)杜小澤、龐力平教授團(tuán)隊(duì)日前成功研發(fā)出世界首臺(tái)超臨界機(jī)組燃煤鍋爐汽水分離器溫度場(chǎng)主動(dòng)調(diào)控裝置和系統(tǒng)，并在華電新疆五彩灣發(fā)電有限公司2#機(jī)組投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。

該裝置是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“超（超）臨界機(jī)組寬負(fù)荷快速靈活調(diào)峰關(guān)鍵技術(shù)”的標(biāo)志性成果，通過(guò)鍋爐厚壁部件的溫度場(chǎng)調(diào)控和應(yīng)力補(bǔ)償，保障燃煤發(fā)電機(jī)組的安全、高效快速啟停和變負(fù)荷運(yùn)行。

煤電是我國(guó)的主要發(fā)電形式，2023年仍占全國(guó)總發(fā)電量近6成，居主導(dǎo)地位，并將長(zhǎng)期作為基礎(chǔ)保障電源發(fā)揮兜底作用。同時(shí)，隨著我國(guó)能源轉(zhuǎn)型深入推進(jìn)和新型電力系統(tǒng)建設(shè)，煤電作為電力生產(chǎn)“壓艙石”的同時(shí)，還需為比例日益提高的可再生能源接入電網(wǎng)承擔(dān)靈活調(diào)節(jié)電源的功能。

“遠(yuǎn)程電力輸送需要穩(wěn)定性，而太陽(yáng)能、風(fēng)能由于不穩(wěn)定性，無(wú)法提供持續(xù)穩(wěn)定的電量。因此，當(dāng)太陽(yáng)或風(fēng)力沒(méi)那么強(qiáng)時(shí)，就需要以煤電迅速補(bǔ)上缺口。有專(zhuān)家將燃煤機(jī)組比作一頭大象，負(fù)荷大、動(dòng)力強(qiáng)，而能源轉(zhuǎn)型時(shí)期，需要讓它變成一頭‘靈活、會(huì)跳舞’的大象?！倍判烧f(shuō)。

杜小澤告訴記者，燃煤機(jī)組的鍋爐系統(tǒng)及厚壁部件都存在巨大的熱慣性，機(jī)組的頻繁變工況運(yùn)行、溫度條件變化等都會(huì)使設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成厚壁部件的壽命損耗，甚至可能引發(fā)機(jī)組安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

龐力平解釋說(shuō)：“就像一根鐵絲，經(jīng)過(guò)一次彎折不易折斷，但反復(fù)多次彎折后就非常容易折斷。對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)行靈活性技術(shù)改造，則會(huì)有效降低發(fā)電過(guò)程對(duì)設(shè)備的壽命損耗。這項(xiàng)技術(shù)中溫度調(diào)控裝置就像給鍋爐厚壁部件貼上了‘電暖寶’，可以通過(guò)主動(dòng)加熱以減少熱應(yīng)力對(duì)鍋爐的沖擊，相當(dāng)于控制了鐵絲彎折幅度，由此增加其可彎折次數(shù)?！娕瘜殹娱L(zhǎng)了高溫部件的使用壽命，同時(shí)也提高了安全性?！?/span>

“這項(xiàng)成果的亮點(diǎn)還在于，通過(guò)提前預(yù)熱，溫度調(diào)控裝置使設(shè)備以較低能耗維持在‘待機(jī)狀態(tài)’。需要運(yùn)行時(shí)，處于熱備用狀態(tài)的燃煤鍋爐也可快速響應(yīng)，上水時(shí)間縮短近一半，不僅滿(mǎn)足了機(jī)組快速啟停和靈活變負(fù)荷的需求，也有效抑制了設(shè)備的熱應(yīng)力破壞，保障了機(jī)組的安全運(yùn)行。”龐力平透露，在厚壁部件鋪設(shè)的溫度調(diào)控裝置，是在原有鍋爐部件基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，不影響后續(xù)的設(shè)備更新升級(jí)。同時(shí)，該加熱裝置的模塊化設(shè)計(jì)，廣泛適用于所有煤電機(jī)組的厚壁部件，有望向全國(guó)燃煤機(jī)組推廣。

杜小澤表示，作為熱力學(xué)、材料、控制等跨學(xué)科交叉研究成果，快速啟停和變負(fù)荷裝置完成了從研究、開(kāi)發(fā)到應(yīng)用的“三步走”。第一代“電暖寶”采用的是遠(yuǎn)紅外加熱方式，第二代將以電感應(yīng)加熱為核心技術(shù)，“目前正在實(shí)驗(yàn)研發(fā)中，投用后有望達(dá)到更安全、更快速、更節(jié)能的調(diào)控效果”。