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2018年 第51卷 第11期    刊出日期：2018-11-05

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发电

基于EMD–CFA法的汽轮机组性能劣化分析

王惠杰, 董学会, 杨杰, 罗天赐, 昝永超

2018, 51(11):  1-8.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805063

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针对汽轮机组的变工况负荷，分别应用比容和温度计算各压力级特征通流面积，以特征通流面积作为评判基准值，分析汽轮机组性能劣化。根据某电厂运行历史数据计算两种不同形式的特征通流面积并作误差分析，结果表明：应用比容计算的特征通流面积精确度优于应用温度计算的特征通流面积。为验证该结果正确性，选取应用比容计算的特征通流面积作为监测基准值，建立C语言动态网页进行实时监测，采用经验模态分解法，对长时间的大数据进行劣化趋势分析，得到各级组长时间运行下机组的微小的劣化趋势。当劣化到一定程度时可提供故障预警。

基于Smith预估的模糊自适应主汽温控制系统

平玉环, 管志敏, 李宗耀

2018, 51(11):  9-14.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711243

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针对火电厂主汽温被控对象大滞后、大惯性、模型不确定，采用常规的串级PID控制难以获得良好控制效果的特点。结合模糊理论与Smith预估技术，提出了基于Smith预估的模糊自适应主汽温控制系统，即采用Smith预估内回路广义被控对象，以模糊自适应控制器对预估后的广义被控对象进行控制。该控制系统容易实现，对工况变化具有良好的自适应性。对某主汽温系统5种工况进行仿真，结果表明该控制方案具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。此外，该控制方法在现有的集散控制系统和现场总线控制系统中容易实现，不需要增加硬件投资，具有较高的工程应用价值。

发电机内冷却水系统高含量单质铜垢的化学清洗

吴俊杰, 刘凯, 周舟, 查方林, 冯兵, 万涛, 徐松, 龚尚昆

2018, 51(11):  15-19,184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711006

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发电机内冷却水（内冷水）系统腐蚀及腐蚀产物沉积所引起的绝缘性能与通流冷却能力下降，是发电机运行的重要安全隐患。某发电厂发电机内冷水系统出现堵塞、超温异常，其腐蚀产物中单质铜含量高。为消除隐患，首次采用以氨基磺酸为主的复合酸并添加双氧水作为清洗介质，辅以分步去除氧化铜和单质铜的工艺，对该发电机内冷水系统实施了化学清洗。结果表明，所采用的清洗工艺技术有效去除了线棒内的腐蚀产物，且对线棒本体损伤较小；与清洗前相比，清洗后定子线棒最高温度下降了9.9 ℃，线棒间最大温差下降了10 ℃，不同线棒间出水最大温差下降了11 ℃，确保了发电机安全经济运行。

FB2转子钢低周疲劳断口分析

杨百勋, 丁玲玲, 田晓, 徐慧, 李益民

2018, 51(11):  20-25.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801009

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采用轴向等幅低循环疲劳试验方法，对用于再热温度620 ℃的高效超超临界机组转子钢FB2的室温和高温低周疲劳性能进行了试验研究，并用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对疲劳试样的断口以及显微结构进行了分析。结果表明：低周疲劳条件下FB2表现为循环软化，高温下疲劳寿命远远低于室温下的疲劳寿命，循环应变-寿命满足Manson-Coffin关系。疲劳断口扫描分析表明：FB2的疲劳源一般起源于表面或近表面缺陷及BN夹杂，疲劳条带形貌清晰可见；断口上可见完整BN夹杂形貌。疲劳试样透射分析表明：FB2循环软化是由位错密度的降低、马氏体板条的转化、亚晶的形成和粗化造成的。

高速混床双层多孔板式布水装置的研制

田文华, 祝晓亮, 雷俊茹, 徐光华, 刘屹然

2018, 51(11):  26-31.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201712004

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现有凝结水精处理系统高速混床穹形挡板加多孔板拧水帽式布水装置常出现偏流，使高速混床周期制水量远低于设计要求。分析产生问题的原因为设备本身结构不当引发多孔板变形或损坏所致。为此，研究并提出采用穹形挡板加双层多孔板式布水装置的设计方案，利用流体力学计算机模拟技术优化了双层多孔板的设计参数，并将优化设计方案应用于某680 MW 超超临界机组的高速混床布水装置的技改工程中。3个月的运行效果表明，双层多孔板式布水装置运行阻力小，布水均匀，且高速混床出水水质稳定。改造后的高速混床周期制水量由原来的6.6万m³增加到10.9万m³，节水减排效果十分显著。

罗茨–水环泵组在大型直接空冷机组中的应用研究

安亚军, 张志勇, 陈瑞君, 孙健, 赵自愿, 申梦岭

2018, 51(11):  32-37.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806040

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为解决应用于火电机组的水环泵汽蚀问题，通过对某600 MW 直接空冷机组抽真空系统出力进行实际测试，提出了水环泵实际运行中存在最大抽吸出力点，并分析了出力降低原因，结合水环泵转子裂纹情况，分析了水环泵汽蚀原因，并在此基础上设计了前置除水罗茨–水环泵组系统，结合测试数据及泵组选型理论，提出了现有泵组的替代方案，新的泵组系统可有效解决汽蚀且节能效果显著。

电网

基于ARMA-GABP组合模型的电网大停电事故损失负荷预测

于群, 张铮, 屈玉清, 贺庆

2018, 51(11):  38-44.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801046

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损失负荷作为衡量大停电事故风险的重要指标，如何对其进行准确预测对于电网的安全运行具有十分重要的参考意义。选取1981—2016年东北电网和西北电网的大停电事故损失负荷作为实验数据进行分析，为消除电网发展对数据分析产生的影响，采用相对值法对电网大停电事故损失负荷进行处理。根据实验数据的特点，将损失负荷相对值的数据结构分解为线性和非线性残差部分，建立自回归滑动平均(ARMA)模型和遗传算法(GA)优化的误差反向传播(BP)神经网络组合模型，对东北电网大停电事故进行综合分析与预测。将所提模型的预测结果与单一模型和ARMA-BP模型的预测结果相对比，结果表明，所提模型的预测精度更高，预测效果较为理想。为进一步验证该预测模型的有效性，将西北电网大停电事故数据代入预测模型，实验结果表明该预测模型在电网大停电事故损失负荷方面具有良好的预测效果。

JSInSAR技术在变电站及电力铁塔形变监测中的应用

肖行诠, 张金宝, 焦一飞, 陈中国, 熊晓曼, 黄世鲸, 焦敏

2018, 51(11):  45-52.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803007

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变电站和电力铁塔形变会对电力安全输送造成威胁，传统的PSI技术监测点密度稀疏，难以实现变电站和电力铁塔精细形变测量。基于18景TerraSAR-X Strimap模式高分辨率影像数据，采用JSInSAR技术获取了成都地区尖山和九江2座500 kV 变电站及周边电力铁塔的毫米级形变监测结果，并从纵向和横向2个维度分析了其时序形变趋势。研究发现，JSInSAR技术使得形变监测点的空间密度达到了传统PSI技术的5倍，2座变电站形变速率均小于8 mm/年，均处在安全运行阶段；周边电力铁塔纵向和横向累积变形差异均比较小，铁塔较为稳定。证明了JSInSAR技术能够有效增加形变监测点空间密度，获取更为丰富的形变细节，同传统地面监测手段相比，该技术的形变监测点的空间密度更高，监测点的精度也更高。同时也证明了该技术在电力基础设施形变监测方面具有广阔的应用前景。

孤岛电网频率电压耦合机理及控制措施

吕思卓, 郑超, 彭利, 宋新甫, 高凯, 吕盼, 唐俊刺

2018, 51(11):  53-60.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706147

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地区电网与主网发生解列故障时，将转为孤岛电网运行状态，由于孤岛电网转动惯量较小，大容量不平衡功率冲击下孤网频率和电压交互作用显著。首先，揭示了孤岛电网频率和电压之间耦合作用的机理，通过构建单机单负荷模型，分析了线路传输有功、负荷频率因子和线路高抗补偿度对孤网频率和电压动态过程的影响。结合西藏电网实际运行情况，从稳定控制措施方面给出了应对孤网频率和电压越限的建议，并通过仿真验证其有效性，研究结论可以为藏中联网工程投运后西藏电网稳定运行提供技术支撑。

高寒高海拔地区1 000 kV变电站电气设备选择及布置方案

文卫兵, 康鹏, 刘菲, 胡君慧, 官澜, 张飞, 应捷

2018, 51(11):  61-66.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711001

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高海拔、低气温均会对1 000 kV变电站设备选择和布置方案产生较大影响。目前尚没有在上述环境条件下的特高压变电站设计、建设经验以及相关的技术储备。通过调研设备制造水平及工程运行情况，结合实际需求，对不同的技术方案进行比较后，提出了–45℃、海拔3 500 m以下1 000 kV设备的外绝缘修正建议方法、1 000 kV设备套管建议型式、GIS伴热带设置原则；通过技术经济比较，提出了推荐的设备布置方案。其结论可供后续1 000 kV变电站建设参考。

区外来电对高受电比例受端电网辅助服务的影响

汪惟源, 赵楠, 张剑楠, 朱寰, 王蓓蓓, 窦飞, 牛文娟

2018, 51(11):  67-73.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707090

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近年来，特高压工程大量建成投运，使得受端电网受电比例大幅增长。为了保证大电网运行的可靠性和调峰性，辅助服务在高受电比例的受端电网显得尤为重要。针对受端电网的辅助服务，分析探讨区外来电特性对受端电网调峰、备用的影响。在优化后调峰需求、备用需求中，将区外来电等效成三段式出力，利用多特性机组组合模型，仿真区外来电对本地机组的影响。经过仿真可以得出，相同来电容量的区外来电，火电对受端电网调峰能力影响较大、备用较小，水电由于其丰水期满发出力对低谷期备用需求影响最大，风电由于其反调峰特性对调峰影响最大，其不确定性和低谷高出力对低谷备用影响很大。

基于LPC2103智能开关控制器的设计与试验

张伏, 王亚飞, 刘红梅, 马田乐, 王俊

2018, 51(11):  74-80.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801045

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针对目前分界开关控制器智能化程度不高、数据采集精度不足的情况，设计一种智能控制器系统。采用模块化设计，以ARM微处理器为核心，对配电线路电压、电流及开关状态信息进行检测，检测数据通过无线模块上传给监控中心，实时监测配电线路运行状态和开关状态。分别对电流和电压信号进行测试，测量值和计算值的相关系数分别为 0.996 1 和 0.996 8，均满足控制器精度设计要求误差在±0.5%额定值，为电力系统配电线路分界开关智能控制器的研究提供基础。

特高压风火打捆送电与江苏电网协调运行研究

徐逸清, 葛毅, 吕翔, 黄俊辉, 谢珍建

2018, 51(11):  81-87.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201612025

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研究了一种反映特高压风火打捆送电特性的建模方法。通过对直流送端出力特性现状和调度运行特性的调研，建立了风火打捆送电在电力系统运行模拟中的模型，再结合受端电网的负荷特性，提出了该模型在受端电网负荷高峰月和非高峰月的参数设定方法，解决了特高压风火打捆送电在电力系统生产模拟中的建模问题，具有降低受端电网能耗和运行成本的效果。算例表明，将该风火打捆模型应用到江苏电网场景中，可以提升江苏电网运行效率，同时合理控制风火打捆送电的弃风比例。

基于无功功率方向法的主谐波电流来源判别

徐诚, 赵泓, 王劲草, 袁林

2018, 51(11):  88-95.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201702056

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针对目前谐波电流造成特定线路各元件损耗难以明确其来源的问题，提出一种基于无功功率方向法来判别引起公共连接点（point of common coupling，PCC）处的主谐波电流来源方法。通常情况下，系统侧和用户侧谐波源流过特定线路各元件造成的损耗大小，可由两侧各自贡献的谐波电流大小区分，故以谐波电流指标为判别依据。以电网中谐波阻抗基本性质为基础，结合PCC处谐波电压和电流实测信息，利用基本电路原理和不等式约束条件，在谐波无功功率方向法的思路与判别条件下，推导得出了仅根据谐波电压和电流的相角差，就可直接判别主谐波电流来源的方法。最后，通过多种实际工程场景的实测数据，验证了该方法的有效性，使用中的便捷性反映了该方法在工程实用中的价值。

组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响

张琦雪, 王祥珩, 陈佳胜, 徐天乐, 李华忠, 王光, 陈俊

2018, 51(11):  96-103.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805084

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借鉴谐振接地的优点，采用在大型发电机的配电变压器低压侧负载电阻两端并联电感的组合型接地方式，减少接地故障电流。使用Matlab Simulink 工具搭建仿真模型，采用准分布电容参数模型模拟定子接地故障，使用与保护装置相同的算法计算注入式定子接地保护。设计一种常规高阻接地和3种组合型接地的方案，对白鹤滩水电站发电机的实例进行仿真计算，通过对比分析，研究组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响。结果表明，增加并联电感会恶化接地过渡电阻的计算结果；将并联电感放到接地变压器高压侧，对注入式定子接地保护最有利，但是该方案增加了设备成本；在并联电感有限的补偿电流范围内，失谐度越大，越有利于接地过渡电阻的测量。

适应特高压电网运行的江苏源网荷毫秒级精准切负荷系统深化建设

钱君霞, 罗建裕, 江叶峰, 罗凯明, 姜太荣, 李亚平, 刘林, 张华成, 施慧娟

2018, 51(11):  104-109.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801082

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通过对2019年年底华东特高压网架特征和华东电网频率控制必要性的分析，计算得出江苏电网可切负荷容量需求。根据江苏电网负荷特点，结合江苏电网已投运的全国首套源网荷友好互动系统建设运行情况，提出深化建设方案。将电厂不影响机组发电出力的辅机负荷纳入源网荷精准控制范围，提出一种适应大规模、多类型负控终端毫秒级响应的分层分区通信架构，通过技术方案比较将系统总体架构优化为控制中心站、控制主站、控制子站及控制终端4个层次。深化建设方案对于电网进一步推广和加强建设源网荷毫秒级精准切负荷具有借鉴意义。

超特高压油浸式电抗器电磁场仿真分析

于龙洋, 刘晔, 于施淼, 卢音朴

2018, 51(11):  110-116.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711097

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1 100 kV超特高压并联电抗器适应中国电力工业发展需求而得到了长足的发展，针对超特高压并联电抗器电磁场及电磁力仿真分析，首先建立了油浸式电抗器有限元3D模型，然后分析了电抗器芯柱结构漏磁现象及磁路，最后计算出了各部件磁密云图及电磁力云图，与实际工况下的实验数据进行对比，结果误差较小，验证了电抗器磁场及电磁力仿真的正确性与有效性，为解决存在的振动及过热问题提供了理论支持。

新能源

超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统容量配置方法研究

李想, 张建成, 王宁

2018, 51(11):  117-124.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201802037

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采用混合储能系统能够降低储能配置的年均综合成本，提高光伏发电系统的经济效益。针对超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统，采用经验模态分解方法把光伏发电功率与负荷功率之间的不平衡功率分为高频、中频和低频三部分，分别作为超级电容器、飞轮和蓄电池的参考功率；构建以年均综合成本最小为目标函数，同时考虑混合储能系统的充电与放电功率和剩余电量等约束条件的容量优化配置模型，采用遗传算法进行优化，并通过实例分析验证了该配置方法的有效性。

新能源消纳影响因素的贡献度评估模型

谢国辉, 栾凤奎, 李娜娜, 王卿然

2018, 51(11):  125-131.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803026

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准确评估新能源消纳影响因素的贡献度是制定新能源消纳解决措施的重要依据之一。总结2017年中国新能源消纳取得的成就，从源、网、荷、市场机制等方面分析影响新能源消纳的主要因素，将影响因素进行量化建模，建立基于时序生产模拟的新能源消纳影响因素的贡献度评估模型。以甘肃电网风电消纳为案例，评估2017年各种影响因素促进风电消纳的贡献度。分析表明，在负荷增长、跨区外送、省间电量交换、备用容量共享、省内断面能力提升、自备电厂替代交易等多种因素的共同作用下，2017年甘肃风电消纳状况明显改善，其中负荷增长的贡献度最大，其次是跨区外送和备用容量共享。

基于指数变步长电导增量法的光伏最大功率点跟踪

屠亚南, 于艾清, 薛花, 王育飞

2018, 51(11):  132-138.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803193

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光伏最大功率点跟踪方法可以最大限度地利用光伏电池所能产生的电能，已成为提高光伏发电系统运行效率、降低光伏电能成本的研究热点。本文分析了扰动观察法和电导增量法存在收敛速度慢、稳态振荡、陷入局部最优等问题，提出了一种具有阈值判断和变步长功能的指数变步长电导增量法，该方法既具有电导增量法快速跟踪的优点，又能准确、稳定地跟踪到全局最大功率点。进行了不同运行工况下的仿真实验，验证了上述方法的可行性和适用性。

信息与通信

基于计算机视觉的架空输电线路机器人巡检技术综述

李振宇, 郭锐, 赖秋频, 杨军, 雍民, 王亮, 傅思遥

2018, 51(11):  139-146.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801094

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架空输电线路是电网安全运行和电能可靠输送的关键，对其进行定期巡检至关重要。计算机视觉系统具有集成度高、交互性好、自动化程度高、处理速度快等特点，能够在架空输电线路巡检过程中各类设备的准确识别和故障判断中发挥重要作用，因此计算机视觉系统在架空输电线路机器人巡检与故障诊断中具有广泛的应用前景。从导线的识别、杆塔识别以及绝缘子串的识别等架空输电线路关键设备方面综述了机器人计算机视觉巡检技术及其研究现状，分析了多种相应的图像处理方法，在此基础上对基于机器学习的架空输电线路机器人视觉巡检关键技术进行了总结与展望。

智能变电站虚拟局域网精细化配置方法

汪东, 何瑞文, 江青云

2018, 51(11):  147-153.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801095

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为了解决现阶段智能变电站虚拟局域网（VLAN）划分方案及配置规则缺乏统一标准所带来的网络性能不确定性问题，借鉴广度与深度优先搜索算法思想，提出双邻接条件搜索算法用以确定报文传输路径经过交换机端口的情况。明晰虚拟局域网作用机理，提出以“信源-信宿”为单位的虚拟局域网划分方案及基于Trunk-Hybrid/Hybrid-Hybrid（简称T-H/H-H）模式的交换机端口设置规则，结合所确定的报文传输路径来配置虚拟局域网，进一步优化网络流量。仿真结果表明：所提出的精细化配置方法与现有的方法相比，更贴近理想优化效果，同时能有效地控制流量分布，具有较强的实用性。

边缘计算在电力供需领域的应用展望

李彬, 贾滨诚, 陈宋宋, 杨斌, 孙毅, 祁兵

2018, 51(11):  154-162.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201712051

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随着电力供需领域设备的智能化，电力供需领域之间传递的信息量不断增大，导致带宽资源的浪费以及信息不能得到及时的处理。将边缘计算引入电力供需领域能很好地解决这些问题。论述了边缘计算的产生以及优势；随后分析了电力供需互动以及研究了电力供需领域对于边缘计算的需求；最后，对边缘计算在电力供需领域应用进行了展望，构建了边缘计算在电力供需领域应用的具体场景，为边缘计算在电力供需领域中的发展提供参考。

节能与环保

超低排放形势下SCR脱硝工程改造现状的调查

晏敏, 张杨, 朱跃, 江建平

2018, 51(11):  163-167.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801033

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为达到“煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）”要求，超低排放改造工作在燃煤电厂全面展开。对49个电厂已完成烟气超低排放改造的132台机组安装的SCR脱硝催化剂现状进行了调查，对脱硝机组的类型、烟气温度、入口粉尘浓度、入口NO_x浓度和超低排放要求下脱硝催化剂的改造方案进行了统计和分析，并对超低排放改造前后SCR脱硝催化剂不同催化剂层间体积的变化进行了比较，同时结合部分改造案例分析了超低排放改造设计过程中值得注意和改进的事项，以进一步保障脱硝系统的达标排放和安全经济运行，给后续开展烟气脱硝超低排放改造机组的设计和建设提供借鉴。

平板式烟气脱硝催化剂活性检测方法研究及改进

姚杰, 沈磊

2018, 51(11):  168-173.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806045

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目前，平板式烟气脱硝催化剂的活性检测模式主要参考国内外相关标准中所规定的方法执行，而在实际应用中往往存在适用范围窄、检测精度差等弊端。为提高平板式烟气脱硝催化剂活性检测的准确性，以及便于开展不同批次、不同厂家产品之间的比对，对现行检测方法展开论述，分析其特点和所存在的问题，提出了优化改进措施，同时通过试验对改进后的方法进行了验证。研究结果表明，所提出的改进方法解决了不同类型平板式催化剂之间脱硝活性的检测比对问题，并有效改善了传统检测模式下存在检测单元结构不稳定的缺陷，使得检测精度、准确度和可重现性得到显著提升。

湿法烟气脱硫系统中雾滴测试的修正系数探讨

贾西部

2018, 51(11):  174-178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706173

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随着火电企业逐步完成超低排放改造，脱硫塔出口雾滴测试所采用的标准中关于除雾器运行效果的修正系数已偏离了考核论证的实际意义，为此提出用雾滴固体质量浓度（含固量）修正系数对雾滴实测结果进行修正的方法。该方法考虑了实测雾滴含固量的影响因素，去除了冷凝水对雾滴质量浓度的干扰，主要特点为：（1）符合除雾器的运行原理，实现了整个试验过程的直观性；（2）提高了实验室分析的可操作性和现行标准的适用性，为后期标准的修订提出了完整的思路；（3）保证了除雾器运行效果考核的公平性，同时也利于对除雾器运行效果进行深层次的分析。

海水直流冷却电厂烟气脱硫废水处理工艺的研究

卢剑, 李亚娟, 许臻, 胡大龙, 降晓艳

2018, 51(11):  179-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708223

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某海水直流冷却电厂除脱硫废水外，所有生产废水均已处理回用。为达到废水零排放目的，拟采用软化预处理–微滤–反渗透–电渗析工艺对脱硫废水进行膜法减量浓缩处理。对浓缩减量核心工艺进行了试验研究，结果表明反渗透装置在75%回收率下将微滤处理后的脱硫废水进行初步浓缩，反渗透系统运行压力、压差稳定，水中的Ca²⁺、Mg²⁺可被基本去除，单支膜脱盐率可达99%以上；采用电渗析将反渗透浓水进一步浓缩，可将反渗透浓水可溶解固形物质量分数由7%浓缩至21%；最终脱硫废水流量由20 m³/h浓缩减量至2 m³/h，大幅降低了后续结晶设备的成本及能耗。此工艺方案实施后，可提高水资源利用率，实现全厂废水零排放。