综合智慧能源

陈兵, 郭永恒, 李宏姣, 刘柏谦, 章干养, 赵海宝

2020, 42(9): 1-8.

摘要 ( 233 )

PDF (3668KB) ( 492 )

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静电除尘器（ESP）广泛用于发电厂、垃圾焚烧和玻璃生产等行业，系统研究复杂的放电极-收尘板（以下简称极板）配置对于静电除尘器获得更高的收尘效率至关重要。通过仿真研究了6种极板配置下的放电特性、流场特性、颗粒轨迹和收尘效率的变化规律。研究发现在每种极板配置下，尽管总体趋势相似，但不同形状的放电极对收尘板表面附近的电流密度分布有明显影响，针刺形放电极-波纹板配置具有最高的电流密度。此外，由于收尘板的凹凸结构，在收尘板的拐角附近更容易产生电流密度的峰值，放电极尖端的锋利度会导致电极线表面附近的电场强度峰值很高。放电极的形状对气流分布的影响非常显著，使用针刺形放电极时，离子风最大速度明显增加。颗粒轨迹和相对收尘效率是在6种不同的极板配置中计算得出的，针刺形放电极-480C型板配置具有最高的收尘效率。

煤粉锅炉中空气分级与烟气循环协同调控脱硝的数值模拟研究

白昊, 张健, 郭欣维, 刘毅成, 马倩慧, 张忠孝

2020, 42(9): 9-15.

摘要 ( 144 )

PDF (1165KB) ( 364 )

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以某热源厂75 t/h煤粉锅炉为研究对象，通过数值模拟的方法，研究空气分级与烟气循环协同调控对炉膛燃烧特性及NOx排放的影响。结果表明：随着分离燃尽风（SOFA）风率的增加，炉膛出口温度、CO体积分数升高，NOx质量浓度降低；随着烟气循环率的提高，入炉二次风O2的体积分数降低，脱硝效率升高，烟气在循环率超过15%时会影响燃烧的稳定性；空气分级与烟气循环协同调控，可以使炉膛温度沿炉膛高度方向分布更加均匀，优化后的协同脱硝（SOFA风率为25%，烟气循环率为15%）效率可达到61%，同时对炉膛出口的CO体积分数没有显著影响，表明此改造方案可以在保证燃尽率的同时达到较好的低氮燃烧效果。研究成果对煤粉锅炉脱硝的精准调控具有一定的理论指导意义。

脱硫塔内2种喷嘴喷淋特性及对塔壁影响的数值模拟

林瑜

2020, 42(9): 16-25.

摘要 ( 323 )

PDF (4087KB) ( 551 )

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通过计算流体力学数值模拟，考察了实心锥和空心锥喷嘴的脱硫塔塔内喷淋效果，获得了喷淋浆液的扩散和分布规律，并探讨了近壁面液相喷射对塔壁磨蚀的影响。主要结论如下：无论采用哪种喷嘴，4层喷淋时，气相速度场、压力场、湍动能和温度场分布均较为相似，液相对气相的整流作用也都较好；实心锥喷嘴喷淋时，自上而下，塔壁上液滴质量浓度逐渐增大，液膜逐层加厚；空心锥喷嘴喷淋时，近壁面处浆液以高质量浓度的“伞”状薄层向壁面集中打去，在塔壁上形成一个个弧形的“伞”状高质量浓度区，而液滴反弹会导致“伞”状区下方壁面上的质量浓度较低；壁面上液相质量浓度越大的区域磨损率也越高，对应4层空心锥喷嘴喷淋，在塔壁上呈现4条高磨损率的波形带；近壁面喷嘴采用空心锥时，喷淋段壁面磨损速率的最大值是采用实心锥喷嘴时的5倍，故对喷淋塔来说，近壁面喷嘴宜选用实心锥喷嘴。

高温除尘脱硝一体化装置SCR催化剂选型设计分析

王为, 王乐乐, 孔凡海, 陈牧, 姚燕, 雷嗣远

2020, 42(9): 26-31.

摘要 ( 179 )

PDF (1290KB) ( 437 )

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以某350 MW燃煤发电机组的高温除尘脱硝一体化示范项目为研究对象，对比了采用常规高温高尘布置与高温低尘一体化布置的选择性催化还原（SCR）脱硝系统。通过分析2种布置方式对SCR催化剂选型设计的影响，论述了高温除尘一体化布置的技术经济优势。通过横向对比和相关数据分析得出，一体化布置方式有助于降低催化剂的物理磨损、堵灰风险和化学中毒风险。催化剂可采用35孔的小孔径蜂窝型，减小脱硝装置的体积。常规高温高尘布置下的SCR催化剂化学寿命约为3年（24 000 h），而在清洁环境下工作的催化剂寿命可延长至5~6年。一体化布置方式还有助于降低SCR脱硝装置的投资、造价和运行成本。该研究对高温除尘脱硝一体化布置下的SCR脱硝装置的科学设计、技术发展与应用具有的重要意义。

基于长短期记忆神经网络的吸收塔pH值预测模型

崔博洋, 王永林, 王云, 孙大平, 王桦

2020, 42(9): 32-36.

摘要 ( 302 )

PDF (641KB) ( 488 )

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火电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统中，吸收塔循环浆液的pH值是影响脱硫系统性能的重要参数。因此建立有效的吸收塔pH值预测模型是提高脱硫效率的基础。针对吸收塔系统具有变量多、数据量庞大和变量相关性强的特点，首先对电厂厂级信息监测系统（SIS）数据库数据进行特征提取，进行皮尔逊系数相关性分析；然后将提取的特征作为长短期记忆（LSTM）神经网络的输入，得到脱硫吸收塔pH值预测模型。将该模型应用于某超临界330 MW机组燃煤电厂脱硫系统进行吸收塔pH值预测。结果表明提出的LSTM神经网络模型预测均方根误差（RMSE）为0.004，平均绝对误差（MAE）为0.003；测试显示LSTM神经网络模型数据跟踪效果预测结果波动较小，误差较低且模型稳定性较高。

基于智慧模型的脱硝控制系统优化

孙哲, 刘振波

2020, 42(9): 37-44.

摘要 ( 310 )

PDF (1914KB) ( 534 )

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针对目前火电厂选择性催化还原（SCR）脱硝系统存在的脱硝系统入口与出口测量延迟、NOx某测点测量值失真、脱硝反应器出口测量值与脱硝环保测量值不一致等问题，以某电厂300 MW机组为例，对脱硝自动控制系统进行智能优化改进，在保证机组脱硝系统满足超低排放要求的同时，防止氨气过量，出现氨逃逸。采用人工智能技术建立SCR脱硝系统模型，利用智慧优化控制系统（TOCS）强大的自学习与自我进化能力不断完善系统模型，实现对系统运行状态的预测和各控制量的精确计算。TOCS投运后大幅改进了脱硝系统的控制品质，在保证NOx排放达标的基础上，显著减少了系统喷氨量，氨逃逸得到有效控制。

锅炉烟气酸露点研究现状及展望

刘秀如, 李佩佩, 王先鹏, 芦旭阁, 王志强

2020, 42(9): 45-55.

摘要 ( 251 )

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烟气酸露点是设计锅炉排烟温度、防止低温腐蚀的重要参数。通过总结和分析烟气酸露点的影响因素，指出最直接的影响因素是烟气中SO3和水蒸气的体积分数及分压力。详细介绍了酸露点经验公式，总结了苏联经验公式的修正公式以及其他常用经验公式的应用条件、计算误差等，分析了各经验公式的优势与不足：苏联的经验公式考虑了灰分的影响，但不适合低硫分燃料；其他经验公式中SO3和H2SO4等烟气成分的体积分数及分压力测量困难，但应用范围较广泛。最后，基于目前的研究现状和不足，展望了未来酸露点测量与计算的方向：研究出更适合现场应用的测量设备及测量技术；结合不同的燃烧工况总结出更加精确、重现性好、适用性好的经验公式。

安徽省火电厂超低排放改造对减排成效的影响

王润芳, 马大卫, 黄齐顺, 陈剑, 余靖, 程靖, 张其良

2020, 42(9): 56-62.

摘要 ( 129 )

PDF (1888KB) ( 905 )

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安徽省于2014年开始对辖区内的所有燃煤机组进行超低排放改造，并于2019年年底基本完成。利用改造前后火电机组SO2，NOx，颗粒物（PM）的排放数据，计算3种大气污染物的排放绩效和减排总量，定量研究燃煤电厂超低排放改造的减排成效。结合天气-化学预报（WRF-Chem）空气质量模式，评估火电行业减排对大气质量的改善。结果表明，全省燃煤电厂SO2，NOx，PM的年排放量由2014年的40 174.1，65 947.2，14 683.6 t下降至2019年的12 579.5，23 709.3，1 817.6 t，分别下降了68.7%，64.1%，87.6%。在2种情景下，WRF-Chem模拟结果显示，实施超低排放改造后安徽省大气中SO2，NOx，PM2.5和PM10平均质量浓度分别下降0.41，1.49，1.28，2.07 μg/m3，降幅为4.0%，4.1%，2.7%和2.8%。这表明超低排放改造对大气污染物的减排效果显著，而PM2.5与PM10受到非火电污染源的影响，降幅较低。该研究结果为下一步污染物的治理提供了思路。

燃煤机组白色烟羽治理方案经济性分析

周楠, 梁秀进, 李壮

2020, 42(9): 63-68.

摘要 ( 134 )

PDF (627KB) ( 480 )

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白色烟羽会对电厂附近的环境造成一定影响，产生较强烈的视觉污染，烟气中携带的可凝性颗粒也会对当地环境造成一定的污染。以某电厂2×300 MW燃煤机组白色烟羽治理为例，在方案的比选过程中，通过分析各技术路线的优缺点，提出了3种综合改造方案，在考虑资金时间价值的前提下运用最小费用法对各方案进行了经济性分析，为白色烟羽治理的方案选择提供了参考依据。

超低排放燃煤机组汞的形态分布和排放研究

余靖, 侯博, 黄齐顺, 马大卫, 陈乾, 程靖

2020, 42(9): 69-75.

摘要 ( 153 )

PDF (663KB) ( 433 )

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选取4台超低排放燃煤机组测试汞的质量浓度和形态分布，分析烟气净化设施对汞排放的影响，研究汞的迁移规律和排放特征。结果表明，选择性催化还原（SCR）脱硝装置对汞的直接脱除作用很小，但脱硝催化剂对Hg0的催化氧化利于下游设备的汞脱除；HgP绝大部分在静电除尘器（ESP）中被脱除；湿法脱硫（WFGD）对Hg2+有较高的脱除率；燃煤的汞主要有3个迁移方向：飞灰、脱硫副产物和大气排放；排入大气的汞以Hg0为主，总汞排放因子EFe为15.20～30.00 μg/（kW·h）。研究结果表明超低排放改造对减少烟气汞排放具有积极作用，不同技术路线改造对减少烟气汞排放的影响不同。

石洞口污泥处理完善工程烟气处理系统试运行效果分析

张鹏飞

2020, 42(9): 76-81.

摘要 ( 148 )

PDF (553KB) ( 432 )

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上海中心城区的污水处理三大片区之一的石洞口片区，在原有污泥处理设施的基础上新建了石洞口污泥处理完善工程用于妥善处理片区内污水处理厂污泥。工程采用污泥干化焚烧工艺，目前新建扩容系统已稳定运行。该工程内烟气处理采用旋风除尘+半干法喷淋+活性炭喷射吸附+布袋除尘+脱酸洗涤+烟气再热工艺，处理后排放需达到国家标准及上海市最新地方标准的要求。试运行结果显示，此烟气处理工艺技术可行，效果达标，与流化床焚烧炉配合适用于市政污泥的焚烧处理及烟气处理。该工程项目运行的烟气污染物排放指标已达到国家标准，部分指标达到欧盟标准，但其中部分污染物排放限值较电力行业超低排放要求仍有一定的距离，后续具备提标改造的空间。

机械雾化蒸发脱硫废水的理论研究与实践

王涛, 邢浩若, 刘道宽, 张峰, 郭绍源, 武凯, 马双忱

2020, 42(9): 82-87.

摘要 ( 163 )

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以燃煤电厂生产过程中产生的脱硫废水为研究对象，探讨采用机械雾化蒸发技术处理脱硫废水。通过理论研究，找出影响蒸发的主要因素包括液滴直径、温度、风速等，针对现有自然蒸发技术的不足，将自然蒸发技术与加装雾化装置、增加水体热量以及增加蒸发过程中风的流速等强化蒸发技术相结合，由此形成了机械雾化蒸发技术。目前，机械雾化蒸发技术在燃煤电厂脱硫废水处理、煤化工废水处理等领域均有应用，取得了一定的成效，但使用过程中要注意防范可能造成的环境污染。这一技术依旧存在一些不足，今后可以采取多能耦合等方法进行改进，使机械雾化蒸发真正成为低成本的零排放技术。

燃煤机组全厂废水零排放技术方案分析

陈海杰, 李飞, 孙莹, 谷小兵, 高飞, 杨林军

2020, 42(9): 88-92.

摘要 ( 183 )

PDF (530KB) ( 379 )

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燃煤机组全厂废水零排放是目前环保工作的重点。结合燃煤电厂废水排放及水处理系统设施、工艺的现状，对如何实现全厂废水零排放进行了研究、分析。试验结果表明，通过优化废水处理系统，可以对各类废水进行分类和梯级利用：将反渗透浓水作为脱硫系统补给水，进而减少废水排放量，提高废水回用率；对无法回用的脱硫废水采用蒸发结晶、烟道蒸发的零排放工艺进行处理，可实现全厂废水零排放。废水零排放具有良好的社会效益和环境效益。

脱硝催化剂生产废水治理工艺设计升级

王建国, 秦一鸣, 高春昱, 孟凡强, 王正上, 王松, 陈华

2020, 42(9): 93-96.

摘要 ( 170 )

PDF (549KB) ( 438 )

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以国内某脱硝催化剂生产厂家为例，介绍了其废水治理工艺的设计升级。通过分析该行业内常规的废水治理工艺流程及其不足，基于该行业的实际需求，设计出一种新的废水处理工艺。该工艺创造性地将生产过程中产生的废水重新用于生产，节约了废水处理成本的同时也节省了生产原料成本，实现了生产过程废水零排放和资源化利用。新工艺节约了大量原用于脱硝催化剂废水治理工艺中的化学品（如次氯酸钠、硫酸等）。升级后，工艺使用效果突出、环保节能，为国内同行业的废水治理工艺指明了升级方向。

2020年 第42卷 第9期 刊出日期：2020-09-25

2020年第42卷第9期刊出日期：2020-09-25