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2018年 第51卷 第12期    刊出日期：2018-12-05

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相关文章 | 计量指标

燃气轮机技术专栏

E级联合循环供热机组调峰能力分析

张利, 张子玉, 孔祥灿, 姚颢, 谷青峰, 于越, 周伟伟, 钱江波, 孔筱叶

2018, 51(12):  1-6,28.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708122

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以PG9171E型燃气轮机为顶循环的联合循环机组作为研究对象，利用EBSILON软件搭建了燃气-蒸汽联合循环系统变工况模型，通过改变供热抽汽量以及相应边界条件，分析了抽汽量变化对联合循环调峰能力的影响情况。结果表明：在供热抽汽量0~135 t/h内，机组调峰裕度为32.16~213.65 MW。比较了不同抽汽量下联合循环机组最小、最大发电功率，发现随着抽汽量的增加，机组的最小发电功率增大而最大发电功率减小。研究结果可为联合循环机组的经济运行和电网调峰决策提供重要参考。

燃气轮机旋转状态下的动叶气膜冷却效果数值模拟研究

李录平, 唐学智, 张浩, 黄章俊

2018, 51(12):  7-13,35.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805104

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采用数值模拟的方法研究了旋转对叶片气膜冷却效果的影响，详细对比了不同吹风比下叶片在旋转和静止状态下的气膜冷却特性，并用平均气膜冷却效率和不均匀系数评估了气膜冷却效果。结果表明：在叶片压力面，叶片的旋转使得射流气体从气膜孔流出后法向动量增大，与主流掺混作用加强，从而使得叶片压力面气膜冷却效率值低于静止状态；在叶片吸力面，叶片旋转使得冷却气体流出后法向动量减小，能够更好地贴附在叶片表面向下游流动，使得旋转时叶片吸力面气膜冷却效率要优于静止状态，并且叶片后沿的平均气膜冷却效率较静止状态有显著提高；旋转状态下叶片表面的不均匀度系数要略大于静止时叶片表面不均匀度系数。

高压燃烧室进气雷诺数对旋流预混燃烧特性的影响

付忠广, 王树成, 宋依璘, 张高强, 高玉才

2018, 51(12):  14-19.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810002

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采用数值模拟的方法对干式低排放高压燃烧室的燃烧特性进行研究，通过与文献中实验数据对比，验证了模型的正确性。分析了不同进气雷诺数下燃烧室的速度场、压力场及燃烧室出口截面温度的分布情况。结果表明，雷诺数对燃烧室内的流场影响较大。随着雷诺数的增加，燃烧室的回流区范围增大，燃气流速增加。燃烧室出口温度上升，燃烧室出口截面中心区域温度由外向内呈升高趋势。

一种降低燃气轮机气耗的温度控制优化方法研究

范金骥, 张驰

2018, 51(12):  20-28.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803097

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燃气轮机的排气温度影响联合循环机组的整体效率，而排气温度的有效控制依赖于燃气轮机的温度控制策略。介绍了GE公司燃气轮机的温度控制设计原理及控制方法，依据不同类型的温度控制曲线的计算过程对其可优化的方法进行了分析研究。依托排气温度、经济性的需求，结合固有设备的性能，对温度控制策略中IGV温控线（TTRXGV）、压比温控线（TTRXP）、功率温控线（TTRXS）进行优化。结合优化后的机组证明燃气轮机发电气耗在折算成纯凝工况后较优化前降低了0.000 5 m³/（kW·h），在满足燃气轮机安全稳定运行的前提下提升了其经济性，表明所述优化方法的有效性和可靠性。

燃气轮机进气系统湿堵分析及对策

张涛, 刘志坦, 付忠广, 郝洪亮, 朱鸿飞, 严志远

2018, 51(12):  29-35.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809095

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燃机空气进气系统在高湿环境下运行时阻力急剧增长（定义为“湿堵”）的问题严重影响了机组运行的安全性和经济性。在阐述燃气电厂湿堵案例基础上，分析了问题产生的机理，进而从提高过滤器耐湿性能和控制进气温湿度2个角度研究了被动预防和主动干预的应对策略。过滤器耐湿性能和压气机进气加热试验表明，提高过滤器耐湿性能和进气加热可以有效解决进气系统湿堵。

燃气-蒸汽联合循环进气冷却系统对机组性能影响研究

张高强, 付忠广, 王树成, 张天清

2018, 51(12):  36-41.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809102

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以PG9171E型燃气-蒸汽联合循环电厂为研究对象，对联合循环及进气冷却系统进行建模。分析了该机组加装进气冷却系统后燃机侧、余热锅炉侧和蒸汽轮机侧系统性能的变化情况。结果表明该E型联合循环机组加装进气冷却系统后，进气温度每降低10 ℃，燃机侧出力上升约9%，余热锅炉效率下降约3%。通过蒸汽参数的调整充分利用余热资源能使汽轮机多出力2.1 MW，联合循环效率上升约0.3%。

电网

MMC-HVDC系统的低频模型预测控制方法

张开宇, 冯煜尧, 崔勇, 杨兴武

2018, 51(12):  42-47,131.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711152

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由于模型预测控制（model predictive control，MPC）具有原理简单、可同时实现多目标控制等优点，在模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）中应用越来越多，但传统模型预测控制存在计算量大、换流器开关频率高等问题。提出一种改进的模型预测控制方法，首先利用交流电流指标函数寻找最优开关状态组合，其次根据相邻时刻上子桥臂投入模块数目的变化，对开关状态组合进行优化，最后设计一个综合指标函数同时完成子模块电容电压平衡控制与环流抑制。该方法大幅减少了寻优过程的计算量，且降低了换流器的平均开关频率，减小了系统损耗，适合应用于MMC系统。基于MATLAB平台搭建了11电平三相MMC-HVDC仿真系统，仿真结果验证了所提方法的有效性和正确性。

柔性直流输电系统换流器损耗与电压等级的关系研究

荣飞, 王亚洲, 饶宏, 周保荣, 李鸿鑫, 李文君

2018, 51(12):  48-55.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706130

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柔性直流输电一般采用模块化多电平换流器（MMC），换流器损耗是衡量柔性直流输电系统的重要指标之一。推导了MMC子模块的通态损耗解析表达式、开关损耗解析表达式。从表达式可以看出，换流器损耗不仅与MMC子模块数量有关，还与柔性直流输电系统的容量、电压等级有关。详细分析了柔性直流输电系统容量与电压等级对换流器损耗的影响规律，得出了保证损耗最低的换流器输电电压等级的选取方式。仿真算例表明，采用所提方法确定的电压等级可以保证MMC换流器具有更低的损耗。

短路电流计算外网等值方法研究及应用

杨金刚, 何成明, 李顺昕, 史智萍, 李笑蓉, 石少伟

2018, 51(12):  56-62.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711078

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随着电网规模的不断扩大，短路电流计算耗时逐渐增加，并且对计算软件的要求也不断提高，为提高短路电流计算效率，研究了一种适用于地区短路电流计算的外网数据等值方法，首先对全网的节点导纳矩阵进行等值化简，形成边界区域的新增注入元素，然后构造出仅包含研究区域和边界区域的简化电网模型，用于研究区域内的短路电流计算，并从理论上分析了该等值方法的效果与优势。在IEEE 39节点系统上对所提方法进行了验证，证明了所提方法的正确性和有效性，最后以华北电网为实例进行了外网等值简化，形成某一地区的短路计算用电网数据，大大降低了电网规模，能有效提高该地区短路电流计算的效率。

基于微扰法的低压有源配电网故障定位方法

张磐, 张愉, 丁一, 李武兴, 姜惠兰, 陈娟

2018, 51(12):  63-71.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803206

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分布式电源（DG）接入低压配电网，使配电网潮流分布变得复杂，基于单向潮流的传统故障定位方案不再适用。提出基于微扰法进行相模变换实现含分布式电源低压配电网的故障定位方法。针对配电网三相线路参数不对称，运用微扰原理，通过构造线路参数阻抗矩阵微扰量，求出使原相互耦合的三相网络解耦成3个相互独立序网图的相模变换矩阵，实现了对不对称线路参数阻抗矩阵的解耦；在此基础上，对低压有源配电网依据区段故障前后相模变换电流故障分量的相角差值的变化，推导出判断配电网故障区段的判据，实现对低压配电网的故障定位。通过Matlab/Simulink进行了仿真分析，结果表明：该方法可以快速准确地定位出故障区段，解决了配电网络参数不对称对定位精度的影响。

复合接地消弧方式接地故障分析及保护对策

余斌, 尹项根, 朱维钧, 吴小忠, 宁春海, 李辉, 龚汉阳, 徐浩, 刘海峰

2018, 51(12):  72-79.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803018

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论述了配电网中性点典型接地方式和复合接地消弧方式的接线形式。围绕单相接地故障分析，在广泛调研和梳理10 kV配电网典型网络结构及接入设备基础上，遵循现有电力设计标准规范，建立了反映配电网工程实际的精准仿真模型。分别阐述了转移接地方式和智能接地方式的工作原理，仿真分析了其故障处理过程，并提出一种利用本线路故障接地和操作接地的暂态信号首半波接地故障进行选线的方法，同时分析了过渡电阻对智能多模接地方式下零序电流保护的影响，为复合接地消弧方式的工程应用奠定了坚实的理论基础。

基于ε—权衡“阻尼—时滞”电力系统广域阻尼控制

于淼, 路昊阳

2018, 51(12):  80-87.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201802038

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在解决电力系统区间低频振荡时存在广域信号延迟问题，对系统稳定运行带来巨大影响。针对此问题，首先建立时滞电力系统降阶数学模型；然后提出一种基于权衡的思想实现广域阻尼控制，通过利用线性矩阵不等式（LMI）工具箱并借助李雅普诺夫时滞稳定性判据求解广域阻尼控制器（WADC）参数，再利用时滞分割间接方法证明系统的稳定性，并对系统阻尼特性进行分析。最后以四机两区模型为例进行仿真，结果表明在约6 s时转子角和有功功率基本趋于稳定，相比其他常用广域阻尼控制器方法有效地改善电力系统阻尼稳定性。

一种支撑电网故障感知与分析的全景录波平台

郄朝辉, 崔晓丹, 李威, 刘福锁

2018, 51(12):  88-94.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801118

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为提高电网全景状态感知能力、提升故障分析水平，提出了一种支撑电网故障感知与分析的全景录波平台。该平台根据特高压交直流电网快速发展下电网故障形态的变化，提出了电网故障分析对故障数据的要求。首先分析了目前电网中存在的故障数据和数据特点，在当前的事故分析中存在若干不足。全景录波平台根据电网故障分析要求，规范电网故障数据采集和布点，提出全景录波平台体系架构和通信要求，并整合现有录波资源，增加录波协控机制，实现电网故障情况下的录波跟随，保证数据采集完备性，并实现全网故障数据整合。

气体绝缘输电线路铝制外壳焊缝无损检测试验对比分析

乔亚霞, 罗宏建, 张鹏飞, 张浩

2018, 51(12):  95-100.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201804074

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通过对铝制壳体缺陷试样检测的试验和仿真分析，研究比较了相控阵检测（PA）、常规射线检测（RT）和常规超声检测（UT）3种检测方法对气体绝缘输电线路铝制外壳焊缝检测的有效性。试验结果表明，对于危害性比较大的面积型缺陷，超声检测及相控阵超声检测的检出率优于射线检测；相控阵检测更容易找到检出缺陷的最佳角度，具有更高的危害性缺陷检出率，能获得更多的缺陷特征信息。试验结果为苏通综合管廊工程气体绝缘输电线路（GIL）外壳无损检测工艺制定提供了依据。

GIS特高频传感器现场校验有效性影响因素

弓艳朋, 彭江, 毕建刚, 杨宁, 阎春雨, 常文治, 许渊, 陶诗洋

2018, 51(12):  101-106,113.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708034

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通过注入陡脉冲信号校验现场GIS特高频传感器的有效性会受到各种因素的影响。在GIS真型试验平台上开展了不同的典型缺陷与陡脉冲信号源所激发特高频信号的传播衰减特性对比分析，并应用小波包分析，对比分析了信号在不同频段的传播规律。试验结果表明：不同人工陡脉冲信号源会对检测结果产生较大影响，悬浮放电模型更加类似于人工陡脉冲信号源。通过注入陡脉冲信号对在运GIS的特高频传感器有效性开展验证，发现部分传感器存在问题。

徐州水泥污秽区悬挂绝缘子的污秽物特性

白璐, 高嵩, 温涛源, 杨林军

2018, 51(12):  107-113.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708177

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绝缘子自然积污情况下，表面污秽在积污过程中其上下表面盐灰密、颗粒粒径、表面元素成分和颗粒形貌发生变化。以江苏徐州地区架空输电线路绝缘子串为对象，对悬挂绝缘子上、下表面的盐密和灰密变化及绝缘子表面污秽理化特性进行了测试分析，探讨了徐州地区绝缘子表面污秽特性。结果表明：绝缘子表面的盐灰密值与天气状况相关，绝缘子积污在2月份达到最大值，且与周边主要污染源存在较大关系；在徐州水泥污秽地区，绝缘子上表面沉积污秽度较大，下表面污秽度相对较小，不同环境下绝缘子表面积污物粒径、成分及含量均存在较大差异。其结论可为水泥污秽区绝缘子积污预警及日常运行维护提供参考。

发电

三次风炉外分离技术在低氮燃烧改造中的研究与应用

杜君文, 申明, 李升

2018, 51(12):  114-117.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806015

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针对某电厂330 MW四角切圆中间储仓式热风送粉锅炉NO_x生成浓度高的问题，分析了三次风对NO_x生成的影响，优化了燃烧系统关键部件，整体上采用一次风水平浓淡低氮燃烧器+三次风炉外分离+空气分级技术的改造方案，针对NO_x生成影响较大的三次风采用了炉外分离+垂直空间分级送入技术。实际运行表明，改造后锅炉NO_x生成量明显减少，锅炉燃烧、运行稳定，锅炉效率不降低。

基于模糊自适应内模控制的主蒸汽温度控制系统研究

郭瑞君, 张国斌, 纪煜, 李旭, 杜荣华, 周磊, 党少佳

2018, 51(12):  118-123.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806158

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采用一阶时滞模型作为主蒸汽温度广义被控对象模型，设计基于模糊自适应内模控制的主蒸汽温度控制系统。在不同典型工况辨识得到不同对象模型参数，根据模型参数和模糊自适应规则自动整定控制器参数。对所设计的控制系统进行仿真和实际应用。结果表明，在外部扰动或模型不能准确匹配及不同工况运行时，此控制策略较传统串级PID控制和Smith预估控制具有更好的控制品质。

数据校正在汽轮机热力性能监测中的应用

胡建根, 顾正皓, 包劲松, 朱梅芳, 张宝

2018, 51(12):  124-131.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805001

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在汽轮机热力循环中，测量系统具有冗余测点。现场一般采用主给水流量、主凝结水流量和给水泵进口流量作为性能计算中的主流量。采用数据校正方法，利用冗余的流量测点信息，对某一实际电厂的性能数据进行数据校正计算，并分析了性能计算结果不确定度的变化。结果表明，数据校正可以有效减小计算结果的不确定度。

2017年全国发电厂热控系统故障统计分析与建议

夏克晁, 滕卫明, 尹峰

2018, 51(12):  132-138.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806164

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从2017年全国发电厂发生的热控系统故障中，筛选了涉及系统设备、设计组态、安装、检修维护及运行操作等方面的148起典型案例并进行了整理分类。通过对这些典型案例的统计分析，针对控制系统及辅助设备老化、自动系统缺乏试验和维护、就地独立装置故障高发、典型故障重复发生等问题，提出了开展设备劣化分析和更新升级、重视自动系统品质维护、加强制度规范和执行、加强技术管理和人员培训等相关措施和建议，以进一步消除热控系统的故障隐患，提高热控系统的可靠性。

技术经济

监管视角下的电力市场用户分类指标体系及算法研究

王鹏, 张朋宇, 高亚静, 徐靖雯, 孙华凯

2018, 51(12):  139-148.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708109

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电力市场用户分类研究可作为市场准入、市场监管和售电服务等研究的基础。结合电力市场改革的新进展，创新考虑电力绿证、需求响应、用户负荷曲线等因素，构建合理的分类指标体系；采用2步主成分分析法进行数据降维，以剔除指标间重复信息、实现聚类结果可视化；针对常见聚类算法需要指定参数的缺陷，提出运用仿射传播聚类算法实现用户聚类；通过对某地区40个用户的算例分析，认为模型具备有效性和优势；最后引入优胜劣汰的监管设计，对电力市场用户准入与管理提出建议。

电力市场适应性评估框架体系构建

严宇, 林济铿, 侯验秋

2018, 51(12):  149-157.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807080

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针对中国电力系统特点及电力市场建设的发展重点，构建了完整的电力市场适应性评估框架。首先从电力市场的有效性、公平性、安全性和可扩展性4个方面构建电力市场的适应性评估指标体系，该指标体系均包括多个二级指标，从而实现对相应电力市场模式的科学和合理的量化；进而提出基于模糊综合评价与层次分析法相结合的评估方法，实现对电力市场基于指标体系的综合量化有效评估；最后基于评估指标体系及评估方法，构建了完整的电力市场适应性评估框架，从而全面地支撑了电力市场综合评估，以促进电力市场建设的有序性和可持续性。

节能与环保

某660 MW机组脱硫废水烟道蒸发系统设计及运行效果分析

晋银佳, 梁秀进, 孙海峰, 王丰吉, 朱跃, 姬海宏, 林敬民

2018, 51(12):  158-162.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201712030

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脱硫废水因含盐量高且成分复杂，成为燃煤电厂废水“零排放”的难题，采用烟道蒸发方式予以处理是解决途径之一。在数学建模和Fluent模拟分析的基础上，对雾化粒径为50 μm和60 μm时脱硫废水的蒸发情况进行研究，结果为130 ℃烟气温度下这2种粒径的脱硫废水蒸发时间分别为0.78 s和0.85 s，所消耗的压缩空气量（标准状态）分别为60 m³/min和26 m³/min。以某660 MW燃煤机组为研究对象，根据烟道内流场特点对该机组脱硫废水烟道雾化蒸发系统的设计进行优化。脱硫废水雾化蒸发系统安装运行后，对系统运行数据进行了研究分析。实践结果表明，脱硫废水烟道雾化蒸发系统的运行对脱硫系统、除尘器系统的正常运行没有明显影响，粉煤灰品质的少许变化不影响粉煤灰的品质和资源化利用。

固体吸附剂在烟气污染物一体化脱除中的研究评述及展望

周旭健, 李清毅, 徐灏, 胡达清

2018, 51(12):  163-169.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201712011

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一体化技术是燃煤电厂烟气多污染物协同脱除的未来发展趋势。由于工艺简单，固体吸附剂在一体化技术中被广泛研究。综述了近年来备受关注且具有一定应用前景的碳基吸附剂、钙基吸附剂、CuO/γ-Al₂O₃在硫、硝、汞一体化脱除技术中的应用。针对每种吸附技术的脱除原理、研究现状、应用前景和存在的问题进行了分析和总结。指出一体化技术的难点在于协同脱除，以及多种污染物间的相互作用机理的不明确。降低吸附剂成本，提高副产物的利用价值，提高脱硝效率，加强协同脱汞的研究，是未来研究需要关注的重点。最后，对固体吸附剂一体化技术进行了展望，指出该技术对推动中国燃煤电厂多种污染物协同脱除的重要意义。

湿式电除尘器SO₃、HCl、HF脱除效率试验研究

王贵华, 朱斌帅, 张海珍, 韩海燕

2018, 51(12):  170-174.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803020

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燃煤电厂湿法脱硫后烟气中含有SO₃、HCl、HF等强腐蚀性物质，虽然含量不高，但对烟囱抗腐蚀性能提出了更高的要求。湿法脱硫后加装湿式电除尘器，对SO₃、HCl、HF等有一定的脱除效果，为研究湿式电除尘器对其脱除效率，在某电厂330 MW机组金属极板式湿式电除尘器进出口对烟气进行采样，检测SO₃、HCL、HF的浓度，得出湿式电除尘器对这些强腐蚀性酸性气体的脱除效率分别为45%、85%及65%左右。结果表明湿式电除尘器可有效脱除烟气中的腐蚀性气体，降低其在烟囱入口浓度，因而可减缓烟囱腐蚀。

燃煤电厂湿法烟气脱硫废水处理技术研究进展

聂向欣, 郑宗明, 崔孝洋, 陆强, 董长青, 赵锦

2018, 51(12):  175-179.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706196

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脱硫废水处理是燃煤电厂深度节水的难点之一。在讨论石灰石—石膏湿法脱硫废水特点的同时，介绍了包括三联箱处理法、膜处理法、热处理法及电解处理法在内的国内外典型脱硫废水处理技术，指出高效规模化的脱硫废水处理技术应是包括预处理、浓缩和资源化等过程的系统集成技术。预处理对溶解态钙镁离子、胶体颗粒物和无机垢成分的脱除起着至关重要的作用，可以避免浓缩及资源化过程中因滤膜极化、滤膜污染、换热设备结垢、电解槽电阻增大等现象造成的膜渗透通量下降、传热及电解效率降低等问题。建议从降浊和软化的角度强化三联箱法的预处理水平，为后续零排放处理创造条件。

沿海火电厂水岛设计及要点分析

叶治安, 张江涛, 孙军峰, 慕时荣

2018, 51(12):  180-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201712039

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火电厂水处理系统采用水岛的建设模式，在更好实现水梯级使用的同时能节省较多的占地面积和设备投资。对于部分以海水淡化系统产水作为全厂工业用水的沿海火电厂来讲，采用水岛的建设模式意义更大。为此，以某沿海火电厂为例，对该类型火电厂水处理系统采用水岛方式设计的思路加以介绍，在占地面积和经济效益方面与分散布置方式进行对比分析，并给出水岛系统设计的注意要点。分析表明，沿海火电厂水岛集中布置比常规分散布置节约20%的占地面积，且可节省大量的公用设备/设施，在提高水务监管水平的同时，可做到减员增效，经济和环保效益显著。