國家科學技術(shù)進步獎推薦書

1、國家科學技術(shù)進步獎推薦書（ 2016 年度）一、 項目基本情況專業(yè)評審組：序號：矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃。獎勵類別：技術(shù)開發(fā)類編號：聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍。推薦單位（蓋章）吉林省或推薦專家項項目名稱大峰谷差電網(wǎng)煤電機組超低負荷調(diào)峰安全節(jié)能關鍵技術(shù)及應目用名公布名大峰谷差電網(wǎng)煤電機組超低負荷調(diào)峰安全節(jié)能關鍵技術(shù)及應稱用周云龍，徐志明，李勇，解海龍，周虹光，洪文鵬，牛國君，主要完成人張永興、程朝卿，張艾萍，楊善讓，孫斌，張仲彬，曹麗華，劉洪憲東北電力大學，西安熱工研究院有限公司，吉林電力股份有主要完成單位限公司，遼寧省電力科學研究院有限公司，北京中電綠波科

2、技有限公司項目密級非密定密日期保密期限（年）定密機構(gòu)（蓋章）學1火力發(fā)電工程代碼4703615科2代碼分類3代碼名稱所屬國民經(jīng)濟行業(yè)火力發(fā)電所屬國家重點發(fā)展領域能源任務來源973計劃、國家自然科學基金、其它基金、企業(yè)、國際合作具體計劃、基金的名稱和編號：973計劃：高能耗行業(yè)典型換熱設備節(jié)能的先進理論與方法（2007CB206904）國家自然科學基金 7項：鍋爐水循環(huán)安全在線監(jiān)測與故障診斷（ 50376008）材料表面能對污垢誘導期影響機理的研究（50576009）汽液兩相流型的特征評價、選擇及融合識別方法（50706006）汽液兩相橫向沖刷管束的繞流特性研究（50676017）科技部中小企業(yè)

3、創(chuàng)新基金：大型鍋爐水循環(huán)監(jiān)測與故障診斷儀(09c26212200446)國家電力公司重大項目：汽機排汽濕度、換熱管污垢、爐管泄漏在線監(jiān)測與機組整1 / 38體經(jīng)濟性分析（ SPKJ013-07）G-1008-13235）國際合作：火力發(fā)電機組節(jié)能減排潛力分析（已呈交的科技報告編號：授 權(quán) 發(fā) 明 專 利32授權(quán)的其 他知 識產(chǎn) 權(quán)37（項）（項）項目起止時間起始： 1988 年2月12日完成：2012年 12月17日2016 年度格式，僅作內(nèi)部推薦使用2 / 38二、推薦單位意見（專家推薦不填此欄）推薦單位吉林省科技廳通訊地址吉林省 長春市 民康路 522 號郵政編碼130041聯(lián) 系 人楊松

4、川聯(lián)系電子郵箱傳薦意見：該項目針對大峰谷差電網(wǎng)及風電等可再生能源吸納背景下，煤電機組超低負荷調(diào)峰所需的重大科技需求，以提升大型煤電機組超低負荷調(diào)峰能力為目標，開展了相關核心關鍵技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)。經(jīng)過 25年的科技攻關， 項目組提出了鍋爐高壓汽水兩相流型識別和水循環(huán)穩(wěn)定性評價方法，首次研制了鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測與故障診斷裝置，填補了國內(nèi)外同類技術(shù)空白，并研制了具有核心燃燒技術(shù)的 DSB 型燃燒器，使超低負荷運行時故障停爐次數(shù)減少20%-30% ；自主研發(fā)了 BLD 型鍋爐承壓管泄漏在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)了1mm 當量直徑微小泄漏的準確定位，

5、國內(nèi)市場占有率達50%以上，并打入國際市場；提出了理想等效熱降法，汽輪機經(jīng)濟性在線診斷精度達到98%以上，建立了配汽方式優(yōu)化控制方法，被列入國家能源局煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020）；率先提出了基于水質(zhì)參數(shù)和表面特征的污垢特性獲取方法，首次獲取了中國水系污垢數(shù)據(jù)，開發(fā)了整流型凝汽器除垢裝置，每發(fā)一度電可節(jié)約標準煤2-3克。成果共取得自主知識產(chǎn)權(quán)66項，制定行業(yè)及企業(yè)標準2項，發(fā)表學術(shù)論文被SCI/EI 收錄 367篇，出版學術(shù)專著 11部，獲省部級科技進步一等獎2項、二等獎 13項，創(chuàng)建了國家級、省部級重點實驗室等6個研究基地。成果應用于我國各區(qū)域電網(wǎng)370臺煤電機組，占1

6、00MW 以上煤電機組總量的23%，近三年累計創(chuàng)造經(jīng)濟效益 15.27億元。 產(chǎn)品應用于 4個國家的 23臺機組， 創(chuàng)匯 612萬美元。 項目成果對保障我國大峰谷差電網(wǎng)安全提供了重要支撐，為實現(xiàn)大規(guī)模風電等清潔能源的消納提供了技術(shù)保障，顯著推動了我國電力行業(yè)技術(shù)進步。推薦該項目為國家科學技術(shù)進步獎_一_等獎。聲明：本單位遵守 國家科學技術(shù)獎勵條例 及其實施細則的有關規(guī)定， 承諾遵守評審工作紀律，所提供的推薦材料真實有效，且不存在任何違反中華人民共和國保守國家秘密法和科學技術(shù)保密規(guī)定等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)的情形。如有材料虛假或違紀行為，愿意承擔相應責任并接受相應處理。如產(chǎn)生爭議，保證積

7、極調(diào)查處理。法人代表簽名：推薦單位（蓋章）年月日年月日三、 項目簡介我國電源結(jié)構(gòu)以煤電為主，占比達到63%，在相當長時期內(nèi)煤電仍將占據(jù)主導地位。3 / 38隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)及居民用電比重大幅提升，使電網(wǎng)峰谷差日趨增大，平均已達 42%，而抽水蓄能、燃氣等靈活調(diào)峰電源比重僅為6%，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴重不足，迫使大型煤電機組參與超低負荷調(diào)峰。近年來，風電的大規(guī)模開發(fā)，特別是千萬千瓦級風電基地的投運，其反調(diào)峰特性導致燃煤機組低負荷調(diào)峰難度更大。超低負荷運行引發(fā)的機組故障率升高、經(jīng)濟性降低、操控難度增大等問題是燃煤發(fā)電領域亟待解決的關鍵技術(shù)難題。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟婭。

8、本項目歷時25 年，重點圍繞大型煤電機組超低負荷調(diào)峰運行導致的鍋爐水循環(huán)惡化、燃燒不穩(wěn)定、承壓管泄漏、汽輪機經(jīng)濟性降低、設備結(jié)垢等重大科技難題，經(jīng)五家單位聯(lián)合攻關，取得了9 項理論創(chuàng)新，突破了6 項關鍵技術(shù)，開發(fā)了7 種產(chǎn)品。第三方評價達到國內(nèi)外同類技術(shù)領先水平。取得如下創(chuàng)新成果：釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧。1. 提出了鍋爐高壓汽水兩相流型識別和水循環(huán)穩(wěn)定性評價方法，首次研制了鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測與故障診斷裝置，填補了國內(nèi)外同類技術(shù)空白；基于濃淡燃燒理論，創(chuàng)制了具有核心燃燒技術(shù)的 DSB 型燃燒器， 解決了鍋爐超低負荷燃燒穩(wěn)定性、 煤種適應性技術(shù)難題。使超低負荷運行時故障停爐次

9、數(shù)減少20%-30% 。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡詒。2. 建立了強復雜背景噪聲下的聲波信號特征提取方法，自主研發(fā)了鍋爐承壓管泄漏在線監(jiān)測裝置，解決了承壓管輕微泄漏早期發(fā)現(xiàn)和泄漏發(fā)展趨勢可視化定量預測技術(shù)難題，實現(xiàn)了 1mm當量直徑微小泄漏的準確定位。產(chǎn)品入選國家電力設備推薦手冊，市場占有率達 50%以上，并打入國際市場。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點。3. 提出了理想等效熱降法，解決了汽輪機排汽焓無法準確確定的技術(shù)難題，實現(xiàn)了汽輪機經(jīng)濟性的在線準確診斷，精度達到 98%，制定企業(yè)標準 1項；建立了汽輪機配汽方式優(yōu)化控制方法，使超低負荷時調(diào)節(jié)級效率提高10個百分

10、點，列入國家能源局煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020）。 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹。4. 率先提出了基于水質(zhì)參數(shù)和表面特征的污垢特性獲取方法，首次獲取了中國水系污垢數(shù)據(jù)， 提出了污垢在線監(jiān)測和阻垢劑評價方法， 制定行業(yè)標準 1項；開發(fā)了煤電機組凝汽器污垢智能監(jiān)測系統(tǒng)，研制了整流型凝汽器除垢裝置，使真空提高 0.7-1 千帕，節(jié)約標準煤 2-3 克 / 千瓦時。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍。本成果取得自主知識產(chǎn)權(quán)69項，其中，獲國家發(fā)明專利32項，實用新型專利 18項，軟件著作權(quán) 19項。制定標準 2項，發(fā)表 SCI/EI 收錄期刊論文 36

11、7篇，出版學術(shù)專著 11部。獲省部級科技進步一等獎 2項、二等獎 13項。創(chuàng)建國家級、省部級重點實驗室 6個，形成資產(chǎn)近億元的成果轉(zhuǎn)化基地。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈。成果應用于我國各區(qū)域電網(wǎng) 370臺煤電機組，占 100MW以上煤電機組總量的23%，近三年累計創(chuàng)造經(jīng)濟效益 15.27 億元。同時應用于印度等 4個國家的 23臺機組，創(chuàng)匯 612萬美元。為確保在大峰谷差狀態(tài)下電網(wǎng)安全運行和提高風電等清潔4 / 38能源的消納能力提供了技術(shù)支撐，顯著推動了電力行業(yè)科技進步?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨櫧。5 / 38四、主要科技創(chuàng)新1主要科技創(chuàng)新(限 5 頁 )

12、大峰谷差電網(wǎng)調(diào)峰始終是以煤電為主導的世界各國電力行業(yè)共同面臨的重大問題，尤其近年來我國千萬千瓦級的大型風電基地的投運，使電網(wǎng)調(diào)峰難度更大，大型煤電機組超低負荷調(diào)峰運行已不可避免。由于缺乏系統(tǒng)理論、關鍵技術(shù)及有效產(chǎn)品支撐，使得煤電機組超低負荷調(diào)峰盲點多、難度大，極大限制了調(diào)峰深度，也嚴重制約了電網(wǎng)對清潔能源的消納能力，對區(qū)域電網(wǎng)可靠性、電能質(zhì)量、溫室氣體和污染物排放以及經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展造成連鎖反應。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買。為了建立我國大峰谷差電網(wǎng)煤電機組超低負荷調(diào)峰安全節(jié)能技術(shù)體系，提升國家大規(guī)模開發(fā)和消納清潔能源的能力，本項目針對大型煤電機組超低負荷調(diào)峰所需的基礎理論創(chuàng)新、

13、關鍵技術(shù)建立、有效產(chǎn)品研制及科技平臺建設等重大需求，圍繞大型煤電機組超低負荷調(diào)峰的重大科技難題，五家單位聯(lián)合開展了鍋爐安全性、汽輪機經(jīng)濟性、熱力設備污垢防治等關鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。在鍋爐沸騰氣化核心、高壓汽水兩相流型識別、污垢機理與對策研究方面取得新的理論創(chuàng)新，在鍋爐水循環(huán)監(jiān)測、承壓管微小泄漏甄別、汽輪機經(jīng)濟性診斷方面取得重大技術(shù)突破，在保障設備安全、提高運行經(jīng)濟性等產(chǎn)品研發(fā)方面取得重大進展，為大型煤電機組超低負荷調(diào)峰的安全、經(jīng)濟運行提供了有力的技術(shù)支撐。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦鋇。項目總體研究內(nèi)容及重要成果如圖1所示。6 / 38圖1 項目總體研究內(nèi)容及重要成果成果主要

14、科技創(chuàng)新如下：創(chuàng)新點一：（學科名稱：火力發(fā)電工程，學科代碼：4703615）提出了高壓汽水兩相流型識別、鍋爐水循環(huán)穩(wěn)定性評價方法，攻克了質(zhì)量流速在線測量、鍋爐水循環(huán)故障診斷關鍵技術(shù)，研制了鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)汽水兩相流型識別系統(tǒng)和鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測與故障診斷裝置；基于濃淡燃燒理論，研制了具有核心燃燒技術(shù)的 DSB型燃燒器，解決了鍋爐超低負荷運行時燃燒穩(wěn)定性、煤種適應性技術(shù)難題。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫。授權(quán)發(fā)明專利 12項；獲吉林省科技進步一等獎 1項、二等獎 5項，中國電力科學技術(shù)二等獎 1項；在科學出版社出版鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測系統(tǒng)原理及其應用（國內(nèi)第一部關于鍋爐水循環(huán)的學術(shù)專著

15、）、多相流體力學理論及應用、汽液兩相流型智能識別理論及方法等相關學術(shù)專著 6部；發(fā)表學術(shù)論文 182 篇，其中 SCI、EI 收錄 104篇。（主要旁證材料見附件 1、 6、8-12 、17、19、 22、 26-29 、32-33 、 40-42 、44-45 、48-50 、52、 53。） 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報。（1）率先提出了鍋爐蒸發(fā)管汽水兩相流型智能識別新方法，攻克了流型智能識別關鍵技術(shù)。以現(xiàn)代測試、信息處理和人工智能技術(shù)為基礎，對鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)汽水兩相流的壓差波動信號和流型圖像信號進行了分析，分別利用小波分析、混沌分形、經(jīng)驗模式分解、數(shù)字圖像處理技術(shù)、支持向量

16、機理論對汽水兩相流型識別方法進行了深入、系統(tǒng)的理論和實驗研究，提出了流型智能識別新方法，識別率達到 99%，比美國學者得到的識別率高4個百分點。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷鯛。（2）建立了鍋爐水循環(huán)穩(wěn)定性評價方法，解決了汽水兩相流脈動引起的水循環(huán)不穩(wěn)定技術(shù)難題。首次針對電站鍋爐在超低負荷時出現(xiàn)的水循環(huán)不穩(wěn)定性問題，在 3-32MPa壓力范圍內(nèi)，對影響鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)汽水兩相流脈動所引起的水循環(huán)不穩(wěn)定問題進行了理論和實驗研究。得到了質(zhì)量流速、熱負荷、系統(tǒng)壓力等參數(shù)對水循環(huán)穩(wěn)定性的影響，建立了電站鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)汽水兩相流動穩(wěn)定性數(shù)學模型，實現(xiàn)了對鍋爐水循環(huán)穩(wěn)定性的在線評價。攻克了 100

17、MW-800MW燃煤發(fā)電機組鍋爐水循環(huán)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷關鍵技術(shù)，鍋爐最低穩(wěn)定運行負荷降低到 30%額定負荷以下，調(diào)峰深度達到70%以上，故障停爐次數(shù)減少20%-30%。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚躋。（3）基于鍋爐水循環(huán)在線測量技術(shù)，首次研發(fā)了鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測與故障診斷裝置。自主發(fā)明了鍋爐水循環(huán)測速裝置，攻克了鍋爐水循環(huán)在線測量技術(shù)。率先針對電站鍋爐經(jīng)常出現(xiàn)的水循環(huán)故障，提出了鍋爐水循環(huán)可靠性預測數(shù)學模型。首次開發(fā)了 “鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)”（ BWCSS1.）0，經(jīng)7 / 38吉林省電力監(jiān)督檢測中心的檢測，產(chǎn)品性能完全滿足對鍋爐水循環(huán)進行在線監(jiān)測與故障診斷的要求

18、，各項技術(shù)指標和性價比高于國外同類產(chǎn)品，具有國際先進水平，填補了該技術(shù)產(chǎn)品的國內(nèi)空白。自2005年開始成功地用于電站鍋爐低負荷調(diào)峰運行，使機組故障停運次數(shù)減少30%。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅籜。（4）基于濃淡燃燒理論，研制了新型 DSB燃燒器，解決了鍋爐超低負荷燃燒不穩(wěn)定技術(shù)難題。針對鍋爐超低負荷調(diào)峰運行時燃燒穩(wěn)定性下降問題，提出一種燃燒器設計新思想，通過對燃燒器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)造性的改進和優(yōu)化，研制了新型 DSB燃燒器，其核心技術(shù)是在燃燒器內(nèi)部實現(xiàn)一次風濃淡分布，并將稀相一次風部分擴散到二次風中，從而實現(xiàn)對一次風速和一次風粉濃度的控制，顯著提高了超低負荷時燃燒穩(wěn)定性和煤種適應性。該技術(shù)使鍋爐低負荷調(diào)峰深度提高 20-30%，并實現(xiàn)了對燃燒中 NOx生成的有效控制，排放濃度降低40-50%。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄屆。創(chuàng)新點二：（學科名稱：火力發(fā)電工程，學科代碼：4703615）建立了復雜背景噪聲下的鍋爐承壓管泄漏檢測模型，基于靶向傳感器首次自主研發(fā)了 BLD型鍋爐承壓管泄漏在線監(jiān)測裝置，解決了鍋爐承壓管輕微泄漏早期發(fā)現(xiàn)和泄漏發(fā)展趨勢可視化定量預測技術(shù)難題，成功實現(xiàn)了鍋爐整體范圍內(nèi)1mm當量直徑微小泄漏的準確定位?？傮w技術(shù)達到國際先進水平，產(chǎn)品獲國家火炬計劃重點項目支持、入