国家能源集团重组后，铜陵公司积极响应集团一体化运营战略安排，确保集团利益最大化。铜陵公司通过长协采购集团内部煤，但集团内部煤多为低灰熔点蒙煤，存在与公司炉型不能完全适应，锅炉产生大量的结焦、掉大焦问题，同时带来锅炉分离器出口过热度、锅炉出口主汽温度等运行参数波动大、锅炉局部管壁和蒸汽超温等一系列问题，影响机组安全稳定运行。公司结合机组生产运营实际情况，谋创新，做专利，求合作，加大科技创新，推动成果转化，直接（间接）创造经济效益10888万元

“基于温度场热力过程的超临界锅炉安全运维技术研究与应用”项目由国电铜陵发电有限公司研发，项目主要针对国电铜陵发电有限公司#1、#2号超临界燃煤机组锅炉实际运行状态，研究锅炉运行热力参数的变化以及发生结焦结渣与锅炉运行状态的内在规律；在此基础上，研究受热面高温腐蚀结渣的影响因素与预防的技术措施；研究解决针对电站锅炉运行期间，对燃煤电站锅炉结焦的动态监测与预控办法不足以及无法提前防治燃煤锅炉受热面结渣、沾污的问题，而提供一种简单快捷、低成本、适用范围广实时预控锅炉受热面的防焦、除焦的方法以及有效解决了机组分离器出口过热度、锅炉出口主汽温度等运行参数波动大、锅炉局部管壁和蒸汽超温等一系列问题，确保了机组过热汽温全局稳定，管壁热负荷可控，降低了大型超临界锅炉“爆管”以及结焦的概率，提高大型涉网机组的运行稳定性，提升机组AGC、一次调频调节性能

一是“基于六温法控制壁面热负荷先进汽温控制技术”项目通过对超临界机组主汽温系统动态特性的分析，设计了基于专家规则的超临界机组过热汽温关联控制技术和基于物理机理的减温水控制策略，并利用Matlab仿真平台，开发了汽温系统模型参数辨识程序和控制参数离线整定程序。有效解决了机组分离器出口过热度、锅炉出口主汽温度等运行参数波动大、锅炉局部管壁和蒸汽超温等一系列问题

二是基于INVENTOR技术建立锅炉三维模型，通过对炉膛内煤粉着火、燃烧以及燃尽的热态过程模拟计算，从而指导锅炉运行过程中燃烧优化调整；通过数值模拟计算结果，确认、论证了极易发生结焦、挂焦区域，为解决锅炉受热面的高温腐蚀及结渣而合理分配受热面高温腐蚀及结渣防护纳米陶瓷涂层的涂覆位置和面积提供了依据

三是基于基于温度场热力过程控制壁面热负荷锅炉管壁温度预报警设定规则，实现了对锅炉管壁热负荷实时动态的预控，为及时干预调整提供了依据。结合基于六温法控制壁面热负荷炉内配风调整方案，实现了对锅炉近壁面热负荷的控制，从而对燃煤电站锅炉结焦，抑制其初期形成，提供一种简单快捷、低成本、适用范围广的方法

目前，该项目的研究成果已成功应用于国电铜陵发电有限公司1、2号机组，不仅解决了锅炉频繁掉焦，甚至造成设备损坏的问题，还有效解决了机组分离器出口过热度、锅炉出口主汽温度等运行参数波动大、锅炉局部管壁和蒸汽超温等一系列问题，确保了机组过热汽温全局稳定，降低了大型超临界锅炉“爆管”概率，提高了大型涉网机组的运行稳定性

一、项目的投入产

该项目技术成果主要提炼自工程实践经验，除部分纳米陶瓷涂层涂敷发生少量费用外，在控制方案的实施方面，没有借助其它外挂设备，完全基于机组本身的DCS控制平台，利用其模块化组态工具，完成了整个控制方案的实施及投运工作，项目无需额外资金投入

二、经济效益分

本项目能够缓解锅炉受热面的结渣、超温等问题，对提高锅炉的换热效率，降低减温水量，提高机组运行的经济性以及延长管材使用寿命；减少因炉管失效造成的非停，有利于提高机组运行的安全可靠性

2.1降低供电煤耗，节约燃料成

过热汽温是影响超临界机组运行经济指标的重要参数，为防止由于结焦造成的超温，压低过热汽温度运行时，汽轮机的进汽量、理想焓降和相对内效率都会受到影响。因此，避免过热汽温压低运行，使机组主汽温在额定值下运行，有利于降低机组供电煤耗，通过此项节能降耗措施可为电厂节约大量燃料成本，提高生产效益

防止结焦产生的超温压低过热汽温度运行时，对汽轮机的进汽量、理想焓降和相对内效率造成的影响。据理论测算，超临界机组在主汽温度偏低额定值10℃工况下运行，煤耗上升1.0g/kW.h。公司在项目技术应用前，机组运行过程中易发生偏烧或低汽温现象，导致一天内机组主汽温偏低总时长约为4小时，则增加总煤耗量为2.52吨；在项目技术应用后，将主汽温至严格控制在额定值附近，按照年平均负荷率70%计算，则每年每台机组可节约燃煤643吨,按照入炉标煤单价725元/吨计算，降低燃料成本约47万元，共降低燃料成本约94万元。

2.2降低锅炉“爆管”概率，节省检修费

超临界机组长时间的超温运行会缩短锅炉金属管材的使用寿命，甚至会产生锅炉“爆管”事故而被迫停机检修，机组一旦停机，发电企业将承受巨大的经济损失。本项目技术可有效避免结焦造成超临界机组长时间超温运行，缩短锅炉金属管材的使用寿命，甚至会产生锅炉“爆管”事故而被迫停机检修。公司机组（630MW）平均负荷率70%时发电量1058万度/天，一旦锅炉“爆管”停机，经济损失159万元/天，通常“爆管”停机消缺时间为一周左右，影响总发电量经济损失为1113万元，重新开机费用约为160万元左右。减小受热面割管、换管成本，年节约检修费用约25万元/机组。本项目技术应用后，可有效减少这三项经济损失。每年单台机组可减少经济损失1298万元，两台机可减少经济损失2596万元

2.3减少机组涉网性能考核电

由于超（超）临界机组的多变量耦合性，一般汽温波动的同时都伴随着过热度、主汽压力等参数的波动，进而影响到机组负荷调节品质，因此提高超（超）临界机组汽温系统稳定性，避免与机组其它参数发生耦合波动，有利于改善机组AGC和一次调频性能，减少机组涉网性能考核电量

本项目技术可有效避免有效提高超临界机组汽温系统稳定性，避免过热度、主汽压力等参数与机组其它参数发生耦合波动，进而提高机组负荷调节品质。同时，有利于改善机组AGC和一次调频性能，减少机组涉网性能考核电量。提高“两个细则”奖励，实现净收入930万元。机组稳定经济运行获得“迎峰度夏劳动竞赛”二等奖奖励40小时，增收378万元。共增收1308万元

2.4充分发挥集团一体化优

本项目技术的应用，解决了结焦、掉焦问题，进一步夯实了机组的安全基础，为发挥集团一体化优势提供了可能。按照与市场煤20元/吨价差计算，每年为集团创收5000万元，实现了集团利益最大化

2.5为节能减排工作增

本项目技术的应用，确保锅炉不掉大焦，同时机组在额定主汽温下运行，提高了汽轮机运行效率，降低了机组发电煤耗，为电厂节约大量燃料成本，减少燃煤燃烧过程中产生的SO2、NOX等废弃物的排放量，推动了节能减排工作的开展，节能降耗奖励利用小时100小时/年，环保减排奖励利用小时100小时/年，累计增收1890万元

三、社会效益分

3.1降低运行人员的劳动强

锅炉频繁、严重结焦，极易造成汽温、管壁超温。而汽温参数直接影响到机组运行安全性、经济性，目前各电厂对汽温指标考核十分严格，因此汽温是运行人员重点监视的参数，由于涉及到调整参数较多，如果仅靠手动调节难以达到理想效果，而且增加了运行人员劳动强度。在基于六温法控制壁面热负荷先进汽温控制技术投用后，实现汽温参数的全自动调整，减少了运行人员干预次数，降低了运行人员工作强度，提升了电厂人性化管理水平

3.2丰富了控制理

本项目研究解决针对电站锅炉运行期间，对燃煤电站锅炉结焦的动态监测与预控办法不足，以及无法提前防治燃煤锅炉受热面结渣、沾污的问题，而提供一种简单快捷、低成本、适用范围广实时预控锅炉受热面的防焦、除焦的方法，为大型电站锅炉长周期安全、稳定、经济运行提供了有力的技术支撑

另外，本项目提出的基于物理机理的减温水控制策略和汽温关联控制方案是解决超临界机组汽温控制难题的有效办法，对其它非线性、大惯性、耦合性系统的控制方案设计具有借鉴意义。同时本项目研制了汽温模型参数辨识和控制参数离线整定平台，借助这一平台可以开展控制系统数学建模和控制系统性能分析工作，这是开展控制系统设计的一项新技术、新方法，拓展了控制工程领域研究新思路

四、推广应用前景分

大型超（超）临界机组具有容量大、参数高、能耗低、环境友好等优点，现已成为我国电网主力发电机组，由于该项目的技术成果应用效益显著、投资成本低、方案实施方便，因此项目研究成果将为超临界机组自动控制方案以及防控结焦的技术咨询、设计、调试、生产优化、机组与电网的安全稳定运行提供强大技术支持，具有广阔的应用前景