磨煤机运行参数直接影响着燃煤机组的运行安全和燃烧性能，实时在线监测磨煤机出口CO体积分数并基于监测数据进行安全预警具有重要意义。首先基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）和赫里奥特（Herriott）多次反射池开展波长调制-直接吸收光谱（WM-DAS）法测量精度及检测限验证实验。实验结果表明，在1~10 μL/L内CO测量值与配气值一致且检测限可低至5.2×10^–3 μL/L（300 s），具有极高的灵敏度和测量精度。随后基于原理实验研制痕量CO体积分数在线测量系统，并结合烟气恒流稀释高保真预处理技术，将研制的痕量CO体积分数在线监测系统应用于火电机组磨煤机现场，采用多点轮测方式实现了单台火电机组5台磨煤机出口CO在线监测及安全预警。最后结合磨煤机出口温度等监测数据对一次风温进行调整，可在确保磨煤机安全运行基础上提高锅炉效率。

在汽轮机数字电液控制（DEH）系统试验的信号采集过程中，可能会碰到信号主要成分的频率过高，仪器无法满足奈奎斯特采样定律的情况。针对这一问题，通过希尔伯特变换构造解析信号的方法得到了信号的包络图，并根据包络信号对阀门的关闭时间进行了计算。考虑到基于信号包络线的计算方法计算精度受峰值点的时间间隔影响，为了提高计算精度，对欠采样信号进行了重构，通过快速傅里叶变换（FFT）对信号的主频率进行了分析，根据频域周期性延拓的性质确定了信号的主频率。在此基础上，根据信号初始值计算出了信号的初始相位，结合信号频率与初始相位对欠采样信号进行了重构。根据重构信号与实际信号差值，应用赤池信息（AIC）准则获取极值点的方法对阀门关闭时间进行了计算。比较2种方法的结果可知，通过信号重构的方法计算精度明显优于希尔波特变换求包络法，该研究结果可用于各类单频率成分的欠采样信号的重构，可以弥补DEH试验中硬件无法满足采样定理的不足。

针对当前火电机组频繁进行深度调峰、灵活性运行、节能降耗等背景下发电设备故障频发的现象，提出了多元状态估计-层次分析法的磨煤机故障预警方法。首先基于斯皮尔曼相关性分析对磨煤机特征参数进行降维，采用等距抽样方法从大量磨煤机历史数据中抽取部分样本归一化后形成记忆矩阵；随后利用多元状态估计算法根据记忆矩阵和观测向量计算出对应的估计向量，采用层次分析法对特征参数赋予不同的权重，并计算观测向量和估计向量之间的融合相似度，基于自适应阈值的方法对磨煤机故障进行预警；最后以某辊式中速磨煤机实际故障数据为例，验证了该方法的有效性。结果表明，该方法对磨煤机故障预警具有较少的漏报率和误报率，可以在一定程度上减少磨煤机实际发生故障的概率。

现有气体绝缘开关（GIS）的隔离开关接触状态评估方法依据状态特征量单一，评估结果可靠性低，易出现误判漏判等情况。基于此，提出一种基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法。搭建220 kV GIS隔离开关多状态量综合检测实验平台，实验研究了GIS隔离开关外壳温度信号、外壳振动信号及局部放电信号与隔离开关接触状态之间的关系。在此基础上，将GIS隔离开关外壳温升、外壳振动信号振幅及局部放电特高频信号放电幅值作为隔离开关状态特征量，建立基于支持向量机的隔离开关接触状态评估模型。对该状态评估模型进行测试，结果表明基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法准确率最高，可达到92.92%。

为避免失修和过修，提高电厂燃气轮机可靠性和可用性，降低运维成本，确保其安全稳定、绿色高效运行，提出了一种适用于瞬态变工况且包含可变几何压气机的电厂燃气轮机气路故障诊断方法。推导了压气机IGV开度变化对压气机流量特性线和效率特性线的影响数学关系式，建立了以燃气轮机性能分析与气路故障诊断为目的高精度燃气轮机热力模型，并提出了适用于瞬态变工况且包含可变几何的电厂燃气轮机气路故障诊断策略。通过现场实际机组运行测试，验证了所提出的方法具有良好的诊断准确性与实时性，实现了在瞬态变工况下的故障辨识。

针对某超临界650 MW机组对冲燃烧锅炉结渣问题，通过热力计算校核不同煤种对其炉膛出口烟温及锅炉热负荷影响，采用计算流体力学（CFD）模拟计算分析炉内配风及燃烧器扩锥角对炉膛烟气动力场与烟温的影响。研究结果表明：锅炉设计参数及煤种不是该炉结渣的主要影响因素；变风量模拟结果表明调整内、外二次风比例可明显改变炉膛烟气动力场，但在实际调整过程中变风量对于抑制锅炉结渣效果不显著；变扩锥角模拟表明将燃烧器扩锥角由45°改为30°可降低水冷壁区域热负荷，可抑制燃烧器周围区域结渣；在现场实验中，将燃烧器扩锥角由45°改为30°并调整配风后，锅炉结渣情况得到大幅改善；适量降低SOFA风比例可以降低炉膛火焰中心高度及炉膛出口烟温；二次风旋向对炉内流场特性影响明显，在后续调整中可考虑针对SOFA风比例和二次风旋向作进一步调整。

基于动力吸振方法开展立式凝结水泵（凝泵）电机异常振动问题的分析与减振措施研究。针对凝泵电机振动特点，从理论上研究动力吸振设计方法，开发设计了动力吸振器并应用于实际机组。结果表明：动平衡方法在缓解凝泵电机变频运行时的振动超标问题时具有一定的局限性，无法同时降低凝泵电机2个方向的振动幅值；凝泵系统参振质量随附加质量的增加而降低，凝泵电机顶端一阶参振质量约为6 000 kg（X方向）、7 000 kg（Y方向）；动力吸振器质量比为2%、5%、10%时，凝泵电机X方向最大振动幅值降低约80%、83%、86%，Y方向最大振动幅值降低约68%、77%、83%；安装动力吸振器可有效降低2个方向上的振动，在整个变频运行区间内，X、Y方向振幅实际降幅约53%、66%。该基于动力吸振的凝泵电机振动控制方法具有较好的减振效果。

变频凝结水泵由于立式结构支撑刚度不足和工作频率范围增大，容易产生结构共振。针对某350 MW机组立式变频凝结水泵出现双共振区振动超标问题，分析了结构共振产生的机理及影响因素、振动故障判断以及治理过程。理论计算和现场治理效果表明：当轴系存在不平衡量时，动平衡可有效降低凝结水泵共振区振动幅值，但当同时存在多个共振区且不同共振区对应的配重方案矛盾时，动平衡方式无法兼顾；配重角度决定动平衡效果，由于预留配重角度的局限性，以及共振点附近振动相位快速变化、测量不准等因素，实现现场精细动平衡存在一定难度；增加支撑提高系统刚度能够在改变固有频率的同时降低共振区内振动幅值，是治理共振问题的有效措施，且径向支撑取得的减振效果优于轴向支撑。

基于流固耦合方法，探究了不同传热介质（HTF）参数对填充球形相变材料（PCM）胶囊的单罐储热（TES）系统蓄热性能和力学性能的影响。结果表明：随着HTF进口流速从0.000 7 m/s增大到0.000 9 m/s，TES罐的蓄热总量没有显著变化，但其平均蓄热功率从5.33 MW增大至6.79 MW，且钢壁的最大机械应力减小；随着初始冷HTF温度从610 K降至530 K，TES罐的蓄热总量增大，平均蓄热功率从5.29 MW增至6.81 MW，但钢壁最大机械应力也增加；当初始热HTF温度从730 K上升到810 K，TES罐的蓄热总量显著提高，且平均蓄热功率由3.81 MW增大到7.97 MW，但钢壁的最大机械应力也增至159.6 MPa。因此，为了优化PCM胶囊TES罐的蓄热性能，除了适当提高HTF进口流速外，应在保证TES罐钢壁结构安全的条件下，适当降低初始冷HTF温度或提高初始热HTF温度。

透平冷却系统是现代重型燃气轮机的核心之一，如何考虑冷气掺混影响，是燃气轮机热力学建模和关键参数影响分析中需要解决的首要问题之一。随着燃气轮机总体设计的不断深化，需要更细化的热力性能计算模型，以进行关键部件和总体的协调匹配和保障设计性能的最终实现。为此，提出了基于透平一维气动分析的燃气轮机透平逐级掺混及总体热力性能计算方法，建立了重型燃气轮机热力性能模型，并对关键参数的影响和G/H级燃气轮机热力性能方案进行了研究。分析表明：透平初温、压比和冷却空气量是影响燃气轮机总体热力性能的关键参数，在总体设计中应做到三者统一协调，提高透平初温的同时需研究达到该温度水平需要的最少冷却空气量，分析最佳压比，并结合部件设计进行迭代计算和深入研究后最终确认。该研究结果可为自主化重型燃气轮机总体性能设计提供参考。

主辅机合建式间接空冷系统近年引起了业内关注，目前国内外学者对其流动换热性能开展研究较少。为探究不同构型条件下主辅机合建式间接空冷系统的输运特性，本文建立了6种主辅机散热器双层布置和单层布置的合建式间接空冷系统物理模型，并借助商业软件FLUENT模拟对比分析了不同构型的输运性能。研究结果表明：系统构型对辅机冷却系统的输运性能影响远高于主机冷却系统，且相对于换热性能，流动性能更易受到影响；无风情况下，双层布置主辅机冷却系统的输运性能均优于单层布置，且构型A的辅机冷却性能最佳；在环境风影响下，构型C的辅机冷却性能远高于其他构型。该研究可为主辅机合建式间接空冷系统工业设计及应用提供理论指导。

随着新能源发电占比的不断增加，电网频率的稳定性受到严峻挑战，传统火电机组参与电网调频的作用愈发突出，然而部分火电机组的调节速率和精度难以满足电网负荷变动需求。为此，提出一种基于负荷预测的飞轮-火电系统自动发电控制响应性能优化策略。首先对负荷进行预测，采用基于树的管道优化工具TPOT库自动机器学习搭配并训练负荷回归预测模型，在训练数据中引入自动发电控制日前计划值以减少预测误差；然后根据负荷预测值以及飞轮系统的当前荷电状态，以火电机组调节速率最小化为优化目标，在负荷分配中优先动作飞轮储能系统，并调整飞轮荷电状态；最后基于湖北某火电厂实际运行数据进行仿真实验，实验结果证明了所提方法能够有效改善火电机组的调频性能。

为提升冷却塔的冷却性能，以北方某300 MW机组冷却塔为例，建立冷却塔三维数值计算模型，对比二分区及三分区不均匀填料对出塔水温的影响，确定最优半径分界点，并协同非均匀配水进行优化，分析不同优化方案对出塔内空气流速、塔水温、通风量的影响。结果表明：二分区及三分区非等间距填料下出塔水温分别为31.798 ℃和31.696 ℃，冷却性能提升；非等间距填料与非均匀配水的耦合优化显著提高了空气动力和温度场的均匀性；随着内区配水量的增加，水温和通风量均呈现先增加后减少的趋势；最佳内区配水量为50.0%，出塔水温为31.360 ℃通风量7 122.8 kg/s；与26 mm和30 mm等距填料布置相比，协同优化后，出塔水温分别降低了0.768 ℃和0.830 ℃，冷却性能显著提升。

在喷射器辅助供热的背景下，为了研究喷射器变工况特性，对国内外有关喷射器的计算方法进行调研，建立了喷射器计算模型并将模型与高背压机组进行耦合，得到喷射器变工况时工作蒸汽、引射蒸汽、喷射器背压、喷射器开度对喷射器性能的影响。结果表明：喷射器工作流体压力从0.25 MPa增至0.45 MPa，工作流体质量流量先变大后变小，在工作蒸汽压力为设计工作蒸汽压力时喷射器性能最佳；引射蒸汽压力提高，临界背压提高；引射后的混合流体的压力不仅会影响喷射器的工作，也会影响凝汽器工作；相比抽背机组，高背压耦合喷射器机组低压缸最小冷却流量最大可降低140 t/h，供电范围提高43 MW。

在“双碳”目标驱动能源转型背景下，针对灵活运行空冷火电机组变工况频繁导致的汽轮机背压调节品质问题，提出一种频域自适应PID控制算法。考虑变工况模型的实用性与精确性，基于机组现场运行数据，采用改进粒子群算法对空冷机组多工况进行动态系统辨识，然后基于多工况运行被控对象的标称模型，采用传递函数组态方式自适应方法，实时计算PID控制器的优化参数，以适应灵活运行下被控对象模型参数的变化，克服了PID控制器结构以及参数固定导致的控制品质问题。仿真结果表明，频域自适应PID控制器可以很好地跟踪负荷不同工况点下模型参数的变化，使得背压控制一直保持良好的控制品质。

燃煤机组选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统在运行过程中，烟气中的NH₃与SO₃在特定温度下生成液态硫酸氢铵（ABS），易在0~40%低负荷造成脱硝催化剂ABS失活和加剧空气预热器冷端换热元件ABS灰垢堵塞。碱粉喷射脱除SO₃是控制ABS的重要方法，但现有的格栅式多喷嘴装置存在喷射不均、SO₃脱除效率低等问题。研发了立式气固流态化混合分配装置，改善了烟道截面的粉体喷射均匀性。中试试验结果显示：SCR脱硝系统上游烟气中的SO₃脱除效率达到55.6%，催化剂ABS结露温度降低8.6 ℃，最低连续喷氨运行温度降低11.9 ℃，可拓展催化剂安全运行温度下限，并减轻对机组调峰负荷下限的制约；空气预热器上游SO₃脱除效率达到84.3%，ABS沉积影响系数降低86.9%，可延缓空气预热器冷端的ABS灰垢堵塞；烟囱SO₃排放浓度约为2.5~3.4 mg/m³，可消除蓝色烟羽。

为实现直接空冷机组冷端优化，以机组历史运行数据为基础结合数据挖掘与深度学习算法，提出了一种直接空冷机组冷端运行优化方法。首先，对获取的历史运行数据进行稳态筛选、工况划分，结合高斯混合模型算法确定机组多元工况下背压基准区间；然后，使用Spearman系数法选取特征变量，结合门控循环单元神经网络构建直接空冷机组背压预测模型，对比背压基准区间与背压预测值给出背压的优化建议和预警信息；最后，将该方法应用于某亚临界300 MW空冷凝汽式机组。研究结果表明：提出的背压优化方法能够给出有效的背压预警信息，实现空冷机组冷端优化运行。

以330 MW机组煤粉锅炉为研究对象，采用数值模拟方法研究了水煤浆热解气的脱硝作用，重点讨论了主燃区过量空气系数α₁和热解气比例β对炉内燃烧特性和NO_x排放的影响规律。结果表明：当β保持不变时，随着α₁减小，主燃区温度降低，燃尽区及炉膛出口温度升高；同时，α₁的减小增强了主燃区的还原性气氛，有利于提高热解气的脱硝速率，从而降低炉膛出口的NO_x质量浓度，但α₁的减小会影响煤粉的燃烧性能并使得炉膛出口CO增多；随着β的增加，炉膛火焰中心上移，热解气对NO_x的还原速率升高；当β从5%增至20%时，炉膛整体的NO_x质量浓度呈现先减小后增大的趋势，β=15%时NO_x质量浓度最低，热解气的NO_x还原效率为44.35%。

目前自备电厂发电功率较大，在未来新能源并网调峰中不容忽视。根据选取的具备供电与热的自备电厂，确定低压缸零出力、高背压抽汽联合乏汽供热、吸收式热泵和压缩式热泵4种热电解耦优化方案，定量计算评估4种方案优化后电厂最大供热与电负荷率的降低情况。对案例机组采用4种方案进行优化，计算结果显示：案例机组对4种优化方案的最大供热量可分别提高174.00、136.18、168.37、38.00 MW；在原最大供热负荷下，最低电负荷率分别降低到44.29%、73.29%、73.70%和 80.57%，最大热电比分别达到2.00、1.50、1.50、1.15；其中低压缸零出力解耦优化效果最明显，最大供热量提升最多，电负荷率降低也最多。经济分析显示，吸收式热泵方案与其他方案相比增加的投资成本最多。

煤电“三改联动”是煤炭清洁低碳转型的有效手段。分析了煤电的能效、灵活性和供热现状，研究了煤电实施“三改联动”的政策要求、实施进展和预期效果。从改造技术难度看，节能改造难度最高，灵活性改造次之、供热改造难度相对较低。预计“十四五”末全国煤电供电煤耗率将降至297 g/（kW·h）左右，新增调峰能力预计在4 000万kW以上，供热范围进一步扩大。针对煤电亏损面大、部分类型机组技术改造难度大、设备低负荷运行安全隐患大、改造投入产出不可预期性大、改造资金有待进一步加大等问题，从政策、技术、标准、市场等角度提出了促进煤电“三改联动”的措施建议。

为了解耦合污泥对燃煤系统中二噁英的生成和排放的影响，在某600 MW机组锅炉上进行实炉掺烧造纸污泥试验。在未掺烧污泥和掺烧污泥2个工况下，分别采集干燥炭化机进出口烟气、选择性催化还原（SCR）脱硝装置进口烟气、空气预热器出口烟气、烟囱烟气、原料污泥、干燥炭化污泥、炉渣和飞灰样品，采用高分辨气质联用仪分析了其中二噁英含量。结果表明：掺烧污泥（质量分数约为燃煤量的1%）没有导致二噁英的高温气相均相生成，以及中低温催化生成和大气排放水平的增加；掺烧污泥工况下采集的6个烟囱烟气样品中二噁英毒性当量（I-TEQ）质量浓度为0.008~0.013 ng/m³（均值为0.010 ng/m³）和未掺烧污泥工况下采集的6个烟囱烟气样品中二噁英I-TEQ质量浓度（范围为0.008~0.015 ng/m³，均值为0.012 ng/m³）无显著差别；污泥干燥炭化过程中有少量二噁英生成，在煤粉燃烧室的污泥中二噁英可被高温彻底销毁；SCR催化剂发挥了催化二噁英降解的作用，高氯取代二噁英更易于被SCR催化剂降解；飞灰中二噁英I-TEQ质量浓度均低于0.2 ng/m³，其资源化利用过程不会引起环境二噁英污染。