提高燃煤发电机组灵活运行能力对保障电力系统可靠稳定运行具有重要意义。深入分析了循环流化床（CFB）锅炉炉内热质传递过程，发现当负荷变化时，进入炉膛的风量快速响应，驱动稀相区颗粒悬浮浓度改变，从而引发燃烧侧向工质侧传热率的快速变化；与煤粉锅炉不同，CFB锅炉平均床温随负荷变化较小，变负荷过程中尽管热容很大，但热惯性没有充分表现出来，对变负荷速率不产生消极影响。因此，CFB锅炉的负荷调节过程是基于近恒温条件下传热系数的快速响应，与煤粉锅炉变负荷机制存在本质区别。此外，床料中相当数量的未燃尽碳在升负荷时可作为潜在的燃料供应源，当氧量供应提高时，燃烧率能够迅速提高。结合床料及浇注料蓄热，CFB锅炉可视为自带“储能”功能，为提高出力提供长期能量支持。降低平均床料粒度、减小给煤粒径，添加粉煤和循环灰等措施，能够进一步提高CFB锅炉的变负荷速率。300 MW亚临界CFB煤电机组的试验结果显示，负荷升降速率可达4%~9% Pe/min，接近燃气轮机组的变负荷能力。研究表明CFB锅炉具备快速变负荷潜力，将在新型电力系统中发挥更关键的作用。

超临界水煤气化制氢发电技术是一种高效清洁的发电技术。基于熵产理论，对末级叶栅内H₂O/CO₂混合工质的非平衡凝结流动开展数值研究。通过划分出叶栅内不同损失产生的区域并计算各区域内熵产从而量化损失。分析了背压及混合工质中CO₂质量分数变化对各类损失及熵产来源的作用机理，并探究其影响规律。结果表明：作为总损失的关键组成部分，壁面损失、尾迹损失和边界层损失在不同工况下的占比始终超过90%。熵产的主要来源包括壁面耗散、直接耗散和湍流耗散。当背压升高了5.03 kPa时，总损失减少了31.73%；而当混合工质中CO₂质量分数增加了40%，总损失增加了4.71%。尾迹损失中湍流耗散熵产变化是总损失变化的主要原因，且与流场中的速度梯度密切相关。研究结果可为混合工质汽轮机湿蒸汽区损失分析及气动优化提供参考。

卡诺电池（CB）具有储能密度高、投资成本低的优点。基本有机朗肯循环CB（B-CB）的单级热泵（HP）在高储能密度情况下热泵系数（COP）较低，存在热量的高质低用现象，为解决这一问题，提出了一种采用级联热泵（CHP）、超临界有机朗肯循环的CB，通过建模分析，得到了CHP-CB的最佳工质组合，探讨了余热源温度、高低温储热罐温度、CHP中间温度对系统COP、能量转换效率（PTP）、储能密度（E_D）的影响以及系统的㶲损。在高储能密度条件下，低温储罐温度分别为50、32 ℃时CHP-CB较基本CB，热泵系数分别提高约23.5%和26.9%，低温储罐温度为30 ℃时能量转换效率可达63.11%。在高低温储罐温度相差93 ℃时系统E_D可达13.9 kW·h/m³，且能够对储热工质进行梯级加热。

为了解决圆柱孔在低吹风比下冷却裕度不足、高吹风比下冷流脱离壁面的技术难题，基于圆柱形孔的尖端覆盖涡流发生器（TCVG），提出了一种新型涡流发生器（VG）设计，即瓦片形涡流发生器（TVG）。对传统圆柱孔与带有TVG的圆柱形孔进行数值模拟，模拟结果表明：采用TVG时，气膜冷却效率比传统圆柱孔提高200%左右，并且解决了传统圆柱气膜孔在高吹风比下冷流从壁面脱离的情况；随着TVG宽度的增加，气膜冷却效率增加，当宽度达到2倍气膜孔直径时气膜冷却效率趋于稳定；随着TVG高度的增加，TVG对冷流的压制作用减弱，且在高吹风比下近场区出现未冷却的间隙，气膜冷却效率呈现下降趋势。TVG扩张角对气膜冷却效果的影响较小，最优扩张角为7.5°。

某重型燃气轮机压气机第1级叶片为全新自主开发设计，采用了先进三维造型技术设计的高性能叶型，须掌握其振动特性来验证叶片的可靠性。采用有限元方法分析了动频测试工况以及实际运行工况下叶片的振动频率，并通过无线电遥测技术进行叶片的动频测试验证，同时考虑叶片材料与加工公差以及装配公差引起的分散度影响。结果表明，叶片振动频率的理论分析与测试特性一致，结果偏差不大于1.2%。压气机叶片在运行工况下的理论频率避开裕度能够满足数值分析方法与试验测试方法的偏差及材料、加工制造与装配因素引起的频率影响后仍具有较大安全余量。研究结果可为后续进行燃气轮机压气机叶片的开发以及全生命周期的升级改进与振动监测提供指导。

超临界二氧化碳（S-CO₂）印刷电路板式换热器（PCHE）在布雷顿循环发电系统中被广泛应用，但PCHE在不同工况下却面临着传热不均、综合性能差等问题。为提高PCHE在布雷顿循环中的综合性能，采用数值模拟方法，以S-CO₂作为流体工质，通过改变渐缩渐扩节距周期T、渐缩渐扩截面比β和渐缩长度与渐扩长度之比γ，研究了不同参数PCHE中冷侧和热侧S-CO₂的综合性能。结果表明：当β和γ为定值时，冷侧节距周期大小与综合性能呈反比，热侧节距周期最优值为15~25 mm；应用了渐缩渐扩节距周期PCHE的综合性能值均大于1，即该结构性能优于传统直流道，相对于热侧8.5 MPa的工作压力，在冷侧22 MPa的工作压力下PCHE的综合性能较高；渐缩渐扩截面比大于1时，综合性能值均大于1，流体与壁面之间的对流换热更剧烈，综合性能得到强化；当其他条件一定，渐缩长度与渐扩长度之比γ为3/7时，系统的综合性能较好。研究结果为渐变截面流道PCHE综合性能的优化提供了参考依据。

高温环境会导致间接空冷塔散热性能恶化，进气喷雾预冷是提高间接空冷塔散热性能的有效手段。以西北地区某2×350 MW间接空冷机组为研究对象，建立喷雾蒸发与间接空冷塔通风散热相耦合的数值模型，研究不同环境因素下进气喷雾预冷对间接空冷塔性能的影响。结果表明：侧风会裹挟喷雾向下游聚集使背面区散热器受益最大，喷雾下迎面区散热器性能提升量随风速增大而减小，侧面区散热器甚至在中高风速下出现性能退化；同时随风速增大，喷雾会流出环形蒸发区，导致预冷后的部分环境空气未能进入散热器从而造成喷雾浪费和效果下降；进气喷雾预冷后空冷塔散热量的提升率随风速增大先减小后增大；在40%环境湿度下，散热提升率从风速0 m/s时的5.65%下降至风速8 m/s时的最低值2.03%，而后又回升至12 m/s时的3.98%；进气喷雾预冷效果随环境湿度增加而减弱，无风时随着湿度由20%增至80%，空冷塔散热提升率由6.4%降至2.4%。

发电机定子铁芯温度异常可能导致绝缘材料老化、绕组短路等严重问题，进而影响发电机的整体性能和寿命。提出一种基于FFCM-MHDA-iTransformer的汽轮发电机定子铁芯温度预测模型，充分利用改进的Transformer架构，即倒置Transformer（iTransformer）模型，使用倒置的时间序列编码方式，解决Transformer在处理多元变量相关性方面的局限；采用融合傅里叶卷积混合器（fused Fourier convolution mixer，FFCM）实现对时序数据的局部特征提取和增强；使用多头差分注意力机制（multi-head differential attention，MHDA）替换传统自注意力，有效消除注意力噪声，促使模型关注关键信息。经过训练和验证，与其他主流预测模型相比，该模型具有更高的预测精度，有助于及时发现潜在故障，避免停机检修，对保障汽轮发电机稳定运行具有重要应用价值，有效地提升了温度预测技术的准确性与实用性。

针对燃煤锅炉下层燃烧器煤粉颗粒易沉积于冷灰斗导致燃烧效率降低及污染加剧的问题，采用运动流体力学CFD数值模拟方法对比分析了补托举风前、靠近两侧墙的旋流燃烧器角度向炉内中心偏转5°及补托举风后工况下的锅炉燃烧特性。结果表明：补托举风后，下层煤粉气流抬升作用增强，未燃尽碳颗粒沉积量下降30.5%，燃尽率提升至99.44%。燃烧器偏转使火焰窄长化，侧墙温度降低，但冷灰斗CO体积分数升高，补托举风通过增强底部O₂供应降低CO体积分数。托举风补入后强化了空气分级，主燃区还原性气氛增强，出口NO质量浓度（标准工况）由315.3 mg/m³降至282.1 mg/m³。燃烧器偏转及锅炉底部托举风改造可有效调控煤粉输运路径，抑制颗粒沉降并降低污染物排放，研究结果可为锅炉相关改造提供理论依据与工程实践指导。

针对某1 000 MW双切圆燃煤锅炉在高灰熔点煤与低灰熔点煤混烧过程中出现的结渣问题，开展了现场试验与数值模拟研究。试验研究表明：随着低灰熔点煤掺烧比例的增加，炉内结渣呈现明显加剧趋势；当低灰熔点煤掺烧比例为50%时，炉内出现轻微结渣；掺烧比例提升至67%时，大屏底部受热面出现大面积结焦；当掺烧比例达到83%时，结渣情况显著恶化，炉渣中渣块占比超过40%。结渣数值模拟结果表明：结渣主要集中在前墙和后墙区域；各受热面结渣程度随低灰熔点煤比例增加而加重；低灰熔点煤的掺入虽未显著改变近壁面温度，但混煤灰熔点大幅降低是结渣恶化的根本原因；低灰熔点煤在燃烧器中投运方式对结渣影响显著，其中D、C层掺烧低灰熔点煤时结渣趋势尤为明显；建议优先在A、B层布置低灰熔点煤，其次考虑F层，应避免在D、C层掺烧低灰熔点煤。结渣数值模拟与现场运行试验结果趋势吻合良好。

多台机组联合供热时，机组间的热电负荷分配对全局能耗有重要影响。针对某电厂1号、3号机组为低压缸零出力、抽汽的双模式耦合供热，2号、4号机组为高背压、热泵、抽汽的三模式耦合供热的热电厂，使用EBSILON软件建立了变工况模型，通过调整主蒸汽流量、低压缸零出力汽量、热泵供热功率、高背压供热流量等参数，分析其热电特性和能耗特性，采用最小二乘法拟合电负荷和热负荷的运行边界以及煤耗量与热电负荷的关系，在全厂供热负荷和供电负荷固定的边界条件下通过粒子群算法优化热电负荷分配。结果表明：安排大容量高背压热泵机组提供热负荷，小容量高背压热泵机组提供电负荷时总煤耗量更低；优化后的全厂总煤耗量比优化前降低0.6~10.0 t/h，优化程度为0.3%~3.9%。

作为反映燃烧过程的重要参数，炉内温度分布关系到炉内燃烧过程的安全性、经济性和污染物排放的水平，对于研究锅炉控制和炉内燃烧过程具有十分重要的意义。辐射成像法由于时空分辨率高、现场容易实施等特点，适用于炉内温度场的重建。基于此，提出了一种基于光学层析的炉内温度场在线测量技术，采用深度学习与正则化算法相结合的重建算法来解决温度场重建过程中的病态问题。首先，根据设置的炉膛尺寸、介质辐射特性、CCD摄像机安装位置等参数建立辐射成像模型，通过正问题计算获得大量数据；然后，通过自动寻优算法找到合适的Tikhonov正则化参数构建训练数据集，同时评估解的精确性和稳定性；最后，建立深度神经网络模型预测最优的正则化参数，进而对温度场进行重建。结果表明，所提出的炉内温度场重建算法的误差小于5%，准确性较好。在加入测量误差后，重建误差仍在5%之内，表明该方法具有鲁棒性。同时，该方法计算效率较高，能满足温度场实时监测的要求。

以疏水型油性大孔吸附树脂为载体，利用不同分子量的聚乙烯亚胺（polyethyleneimine，PEI）修饰多孔材料，制备了疏水型树脂基固态胺吸附剂；通过N₂等温吸附-脱附、红外和热分析等仪器对其比表面积和孔结构、官能团结构、热失重特性等进行表征；探究了PEI负载量、空气湿度（30%~80%）、吸附时间和多次循环对吸附剂CO₂吸附性能的影响。研究表明：疏水型树脂基固态胺吸附剂对干空气（空气湿度低于50%）中CO₂具有良好的捕集性能，30%PEI改性的SD300树脂基固态胺吸附剂在大气环境下吸附1 h即可达到总吸附容量的90%以上，当PEI的分子量为1 800时吸附剂表现出较高的吸附容量和良好的吸脱附循环稳定性，这主要归因于较高的孔径尺寸及其出色的耐高温特性。

自然通风直接空冷排烟塔在低温低负荷工况下塔内空气流场分布特性尚不明确，亟需研究其变化规律并提出有效措施以保障排烟性能与防冻安全。基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）数值模拟，分析了环境温度–21、–30 ℃及不同风速下塔内流场与温度场分布。研究结果表明：在对称操作蒸汽隔离阀进行空冷凝汽器扇区投撤的基础上，采用百叶窗旁通对隔离扇区进行调风，可有效优化塔内空气流场，提升低温条件下排烟顺畅性，并显著降低局部结冰风险。现场试验验证了该措施可使机组背压降低约2 kPa，并改善烟气偏流。

火电机组深度调峰、灵活性运行，增大了主、辅机设备转子出现裂纹故障的风险，对机组安全稳定运行构成严重威胁。根据建立的裂纹转子的振动方程，归纳了裂纹转子的主要振动特性，并在此基础上结合现场诊断经验，提出通过振动分析识别转子裂纹故障的方法，该识别方法判据包括持续爬升的基频振动且转子动平衡无效、2倍频振动持续增大、伯德曲线异常等。最后通过3起运行中的汽轮机、发电机和锅炉一次风机转子裂纹的故障识别案例，说明了该方法的实际应用过程及其准确性。

针对传统飞灰含碳量预测模型存在局部最优解陷阱和泛化能力不足的问题，在锅炉热态多工况试验的基础上，经数据采集、处理以及变量Pearson相关性分析和重要度排序筛选出28个关键特征参数，采用麻雀搜索算法（sparrow search algorithm，SSA）确定随机森林（random forest，RF）模型最优超参数，构建SSA-RF预测模型。模型验证结果表明：SSA-RF模型在训练集和测试集的均方根误差分别降至0.010 8和0.019 1，决定系数R²提升至0.999 7和0.998 1，显示模型优异的预测准确性和泛化能力。进一步提出ISSA-RF-SSA算法，融合多种策略改进SSA，实现燃烧参数的全局极值寻优。工程验证显示，ISSA-RF-SSA算法预测飞灰含碳量与实际值误差为0.03百分点，该算法优化后锅炉实际飞灰含碳量由2.500%降至1.345%。研究结果表明，通过多策略改进的ISSA-RF-SSA方法显著提升了算法的寻优性能，为燃煤机组燃烧优化提供了新思路。

磷酸酯抗燃油作为汽轮机调速系统液压工作介质，对汽轮机正常运转起着至关重要的作用。目前，国内发电机组汽轮机调速系统用磷酸酯抗燃油被进口产品垄断，为打破电力行业高度依赖进口抗燃油的局面，需开展磷酸酯抗燃油国产化研制及应用工作。通过对不同种类国产三芳基磷酸酯性能评价分析，确定适用于国产抗燃油研发的三-（二甲基苯基）磷酸酯；采用氧化和吸附工艺对国产三-（二甲基苯基）磷酸酯进行精制处理，显著提升了三-（二甲基苯基）磷酸酯稳定性能，研制出高性能磷酸酯抗燃油基础油；通过多种添加剂研究，确定添加剂复配方案，得到满足《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》（DL/T 571—2014）中新油要求的高性能磷酸酯抗燃油；国产抗燃油静态和动态模拟老化实验研究表明，国产磷酸酯抗燃油抗老化性能优于市售抗燃油；国产磷酸酯抗燃油在发电机组开展1年的工业示范应用期间，油质长期处于新油水平，发电机组调速系统运行正常。

介绍了华能北方电力达拉特发电厂五期扩建工程（1×1 000 MW）9号机组采用的首台国产化全容量给水泵的优化设计，利用ANSYS Workbench软件建立给水泵三维结构模型，对给水泵筒体进行热应力分析、叶轮强度有限元计算，并给出了汽动给水泵（汽泵）组试运情况及优化建议。给水泵在机组各负荷工况下运行时，给水流量及泵出口压力能满足运行要求，汽泵组各轴承温度及振动指标达到优良范围。通过给水泵性能考核试验数据，计算给水泵效率为84.32%，高于效率保证值。该国产化全容量汽泵组在1 000 MW级燃煤机组的成功应用，可为计划或新建的机组提供经验。