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期刊信息/Journal information
电力科技与环保
电力科技与环保

朱法华

双月刊

1674-8069

dlhb@chinajournal.net.cn

025-58621817

210031

南京市浦口区浦东路10号

电力科技与环保/Journal Electric Power Environmental Protection
查看更多>>本刊作为宣传电力环保的方针、政策、法律、规定的喉舌和介绍电力环保新成果、新技术、新工艺的园地，为电力环保事业做出了自己的贡献，取得了良好的社会效益，在电力系统内有较大的影响，受到环保工作者的欢迎。
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    双碳背景下中国与主要发达国家电力低碳转型比较

    朱法华徐静馨
    561-571页
    查看更多>>摘要：中国火电行业排放的CO2占比超过40%，电力低碳转型是实现碳中和的关键。但由于中国能源消费仍持续增长，实现碳达峰特别是碳中和面临时间短任务重的巨大挑战。本文通过比较美国、德国、英国和日本4个主要经济发达国家电力低碳转型途径，借鉴其成功经验，结合中国的实际情况，提出适合中国国情的电力低碳转型路径。研究结果表明:(1)低碳转型必须以电力安全、能源资源禀赋、能源市场供给、经济发展水平与承受能力等为基础;(2)2023年中国发电量占全球总量的31。9%，位居全球第一;发达国家中美国是美洲第一、全球第二;德国和英国分列欧洲第一和第二;日本在亚太地区发达国家中位列第一;(3)相比2005年，除美国外，德国、英国、日本年发电量均呈下降趋势，而中国的发电量增长了278。6%;(4)美国、德国、英国、日本在大力发展低碳电力的同时，都致力于降低煤炭发电量的比例，推进"去煤化、去煤电化";中国应借鉴发达国家的经验，采用煤电提效+替代型转型政策。(5)降低化石能源发电量占比是电力低碳转型的重要手段，中国正在主动减少化石能源发电量占比，并取得良好成效，此外中国不宜大幅提高气电发电量占比。

    双碳背景电力行业主要发达国家低碳转型对比

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    低温回水热电联产供热技术和运行特性研究综述

    赵耀华吕俊复李少华
    572-581页
    查看更多>>摘要：本文介绍了低温回水热电联产供热技术的原理、供热系统构成、能效评价指标体系、供热系统经济性评价和典型供热案例，采用凝汽供热和增加凝汽供热比例可明显降低热源供热等效电，降低供热成本，影响热源供热的主要因素有循环水温度、循环水量以及汽轮机背压;探讨了供热系统调节方式，一般采用质调节、量调节和分阶段变流量的质调节3种调节方法;总结了供热机组灵活性的主流技术和其他灵活性技术(利用热网和建筑物的热惯性调峰及利用长输管网回水侧容量蓄热);介绍了新能源供热技术等最新研究进展;对低温回水热电联产供热技术还需研究的问题进行了分析和展望。

    热电联产低温回水吸收式热泵高背压热电解耦

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    化学链燃烧技术研究进展

    张涛宋涛
    582-590页
    查看更多>>摘要：化学链燃烧是低成本的碳捕集技术，以金属氧化物(载氧体)为介质，依靠载氧体实现"携氧-释氧"，根本改变了传统空气氧化模式。化学链燃烧技术快速发展近25 a，从基础研究到MWth级示范装置建立和自热运行，基础理论得到验证，逐步迈向工业示范进程。本文从化学链燃烧的基本原理出发，聚焦载氧体、反应器和运行优化控制3个方面，重点介绍了适合工业应用的载氧体以及载氧体规模化制备技术，分析了串行流化床反应器压力分布特点和世界范围内MWth级反应器设计、建设和运行情况。针对化学链燃烧运行优化控制，阐述了影响CO2纯度和碳捕集效率的因素及控制方法，今后的发展需解决活性载氧体颗粒化学链反应过程中的热传导机制、载氧体-燃料灰化学反应机制、固体燃料化学链反应过程精准反应动力学模型构建、反应器的进一步放大和工业示范等一系列的问题，为化学链燃烧技术的研究提供参考。

    化学链燃烧载氧体反应器运行优化

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    基于EMMS曳力模型的循环流化床炉内双组份颗粒流动及燃烧数值模拟

    麻芳娇闫书凡冯安稳王孝强...
    591-602页
    查看更多>>摘要：为解决传统单一粒径颗粒流化模型在反映循环流化床(circulating fluidized bed，CFB)锅炉实际运行状况上的不足，本文提出了一种适应宽筛分床料颗粒特性的数学模型，旨在提高CFB锅炉设计和运行优化的准确性。选取1台50 kW的CFB实验装置为研究对象，构建了基于能量最小多尺度(energy minimum multi-scale，EMMS)曳力模型的欧拉-欧拉双组份颗粒流动和燃烧的计算流体动力学模型，并对CFB炉内的流动及燃烧过程进行了三维数值模拟。模拟结果表明:双组份颗粒模型在温度分布和组分分布等关键参数的预测上与实验值的误差小于10%，显示出比传统单组份模型更高的吻合度。在双组份颗粒工况下，流动呈现典型的"环-核"模式，粗颗粒在提升管底部明显沉积，在距离一次风口约0。2 m处达到堆积峰值。在密相区，双组份模型预测的温度略高于单组份模型;且SO2和NO浓度显著受到二次风的影响。此模型能够更准确地反映CFB炉内部的燃烧与流动过程，为CFB锅炉的流态优化研究和工程应用提供了重要的参考依据。

    EMMS曳力模型双组份颗粒循环流化床数值模拟

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    选择性非催化还原烟气脱硝技术的研究现状与发展

    罗晨马素霞冯于川王春波...
    603-614页
    查看更多>>摘要：选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction，SNCR)脱硝技术广泛应用于燃烧后烟气NOx排放控制，尤其适用于循环流化床(circulation fluidized bed，CFB)锅炉烟气脱硝。SNCR技术工程应用的NOx脱除效率受到诸多因素的影响，现阶段CFB机组调峰运行期间烟温过低易导致SNCR脱除性能不佳。本文系统阐述了SNCR技术的研究现状与发展，分析了影响脱硝性能的主要工艺参数，对比了各新型还原剂与活性添加剂对脱硝效率的增效特性，总结了不同SNCR反应动力学模型的特点及模拟计算关键反应机理。CFB锅炉二次风口布置SNCR脱硝喷枪、喷枪错位布置及非定速雾化喷射等优化方式可一定程度提高脱硝效率;负载氨基还原剂、活性添加剂、助燃剂等的高分子固体脱硝剂具有显著的低温增效性能;亲水性添加剂(乙醇、乙酸、过氧化氢)与碱金属化合物(碳酸钠、氢氧化钠、乙酸钠)用于SNCR低温增效脱硝的工程应用前景良好;结合机理实验与反应动力学模拟计算可进一步探明SNCR微观反应机理，为该工艺的增效优化提供理论参考。

    选择性非催化还原CFB锅炉烟气脱硝反应动力学增效优化

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    CFB锅炉分离器脱硝特性数值模拟研究

    王兴乔杰王东王磊...
    615-624页
    查看更多>>摘要：为了揭示循环流化床锅炉旋风分离器的脱硝特性，本文采用数值计算的方法，以某300 MW循环流化床锅炉为研究对象，主要研究了尿素溶液喷枪安装数量及布置方式、尿素溶液雾化粒径、氨氮摩尔比以及锅炉负荷对SNCR脱硝效果的影响。结果表明，尿素喷枪数量及布置方式对氨氮在垂直方向的均匀混合有重要影响，喷枪数量为14支且采用双侧错层均匀布置时性能最佳;尿素溶液的粒径主要影响氨氮在水平方向的均匀混合程度，粒径为80 μm时混合效果最好;氨氮摩尔比存在一个最佳范围，偏大或偏小都会带来不利影响，满负荷工况下的最佳氮氮摩尔比为1。2;脱硝效率随着负荷的减少而降低，在40%负荷以下时，由于烟气温度偏低，单独采用分离器SNCR脱硝方式无法满足超低排放需求。本文的研究结论对CFB锅炉的分离器脱硝系统设计及运行有一定的借鉴意义。

    循环流化床SNCR数值模拟分离器脱硝氨氮摩尔比

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    我国燃煤工业锅炉碳排放强度分布及影响因素研究

    刘雪敏胡浩南刘超肖显斌...
    625-634页
    查看更多>>摘要：锅炉是能源消费大户和主要的大气污染物及碳排放源，准确量化锅炉碳排放是摸清我国碳排放"家底"的基础。结合能效测试与碳氧化率计算，提出了基于燃料转化与烟气CO2排放测试相结合的碳排放量化方法，进一步引入热负荷，建立了碳排放强度计算方法。基于615台燃煤工业锅炉实炉测试数据样本，对锅炉碳排放强度计算方法进行验证，同时分析了燃煤工业锅炉碳排放强度总体分布情况，燃煤工业锅炉的碳排放强度绝大部分分布在80～140 kgCO2/GJ之间，最大值为137。4 kgCO2/GJ，最小值为82。5 kgCO2/GJ，平均值为110。8 kgCO2/GJ。进一步分析了单位热值含碳量、碳氧化率、热效率、容量及负荷等因素对锅炉碳排放强度分布的影响。分析结果表明，锅炉碳排放强度受单位热值含碳量影响较大，呈现明显的正相关性，无烟煤相较烟煤和褐煤有较高的碳排放强度，锅炉热效率升高时，碳排放强度基本呈下降趋势，以1台40 t/h层燃炉为例进行了敏感性分析，排烟温度、排烟含氧量和进风温度对碳排放强度的影响较大，炉渣含碳量、飞灰含碳量的影响较小;排烟温度增加10℃，碳排放强度增大0。59 kgCO2/GJ，排烟含氧量增加1%，碳排放强度增大0。50 kgCO2/GJ。

    燃煤工业锅炉碳排放单位热值含碳量碳排放强度碳氧化率

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    大型中温斜温层储水罐蓄热性能分析

    郝宁蒋俊刘传亮蒋励...
    635-645页
    查看更多>>摘要：大型中温斜温层储水罐利用冷热水自然分层原理，可实现同时存储热水和冷水的目的，在中温储热领域具有较好的应用前景。本文以某压缩空气储能项目中设计的中温斜温层储水罐(高30 m、直径4 m)为研究对象，分别采用Fluent及自编程序，研究了储热时长、储热流速、储热温差以及流体对外换热系数等参数对斜温层蓄热关键参数——斜温层厚度的影响。Fluent模拟结果显示:(1)在设计工况且不考虑流体对外换热的情况下，斜温层厚度在1 000 s后逐渐稳定到1。06 m并缓慢爬升，在4 000 s时达到1。21 m;(2)流速对斜温层厚度的影响是初始冷热流体混合强度以及混合时间的综合作用结果;(3)斜温层温度区间与冷热水温度的数值有关，本文中研究的不同储热温差下斜温层厚度变化不大;(4)在等效换热系数heq为0、25、50 W/(m2·K)时，在4 260 s斜温层厚度分别为1。21、1。33和1。39 m，换热系数越高斜温层厚度越大。本文同时基于斜温层热传导、热对流以及对外换热的机理，采用一维非稳态数值方法，编程实现了蓄热过程的斜温层动态变化的数值计算，计算结果与Fluent模拟结果近似，具有较好的工程应用精度。通过本文的研究，可以为斜温层储热技术在大型中温储热场景中的推广提供技术支撑。

    中温斜温层储水罐蓄热性能

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    基于机器学习的垃圾焚化炉二噁英排放浓度软测量研究

    张磊周磊杨国辉李长旭...
    646-656页
    查看更多>>摘要：垃圾焚烧炉烟气中二噁英的浓度一直是关注的焦点，对二噁英的测量存在成本高、时间长、无法实时监测等问题，因此以焚烧炉的运行参数和可监测的污染物浓度为基础，通过软测量实现二噁英浓度的间接在线监测显得尤为重要。本文使用机器学习算法建立了支持向量机、极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting，XGBoost)、随机森林、神经网络、决策树、线性回归六种不同类型的回归预测模型，通过优化参数、降低模型误差来提高泛化能力，并运用5折交叉验证法和回归模型评估标准对这六种模型进行了全面分析对比。结果表明，对于训练集和测试集均是支持向量机模型的表现最好，其测试集的平均绝对误差(SMAE)、相对误差(SRE)均和决定系数(R2)分别为6。93、3。36和0。98。通过支持向量机模型分析了烟气温度、燃烧室温度、CO浓度、HCl浓度、颗粒物浓度这五个特征变量对二噁英浓度的影响，发现CO浓度对二噁英浓度的影响程度最大，呈正相关;燃烧室温度次之，燃烧室温度在800～900℃时，二噁英浓度最大。本研究为垃圾焚化炉中二噁英排放浓度的软测量提供理论依据。

    垃圾焚化炉二噁英软测量机器学习支持向量机

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    空气中CO2直接捕捉逆流式吸收塔特性研究

    黄文慧宋小军王明宇孔艳强...
    657-668页
    查看更多>>摘要：为了降低空气中CO2浓度，缓解温室效应和气候变暖，直接空气捕捉(direct air capture，DAC)技术成为研究的热点，但其捕集成本较高。因此对DAC技术进行研究，得到影响CO2吸收效率的因素及其变化规律并加以优化，有利于降低CO2捕捉成本，对DAC技术的推广和实际工程应用具有重大意义。针对可用于直接空气捕捉的吸收塔，采用模拟试验的方法，搭建了逆流式机械通风吸收塔小试试验平台，通风截面积为0。6 m×0。6 m，以碱液为吸收剂，研究了碱液类型、碱液浓度、淋水密度、填料断面风速、淋水填料类型、淋水填料高度、淋水高度等对CO2吸收效率的影响。研究结果表明，在相同淋水密度下，填料高度每增加1 m，CO2吸收效率大约提高8。5%;氢氧根浓度每升高0。1 mol/L，CO2吸收效率提高约2%;CO2吸收效率随气水比的增加而减小，当气水比从500升高到2 200时，CO2吸收效率从60。33%下降到41。47%，在相同的气水比下，最大淋水密度较小时吸收效率较高;淋水高度每增加1 m，CO2吸收效率提高约1%;相同条件下，氢氧化钠碱液作为吸收液时CO2吸收效率稍高于氢氧化钾碱液。在以上研究的基础上，可对逆流式吸收塔进行设计优化，为后续CO2的捕捉和利用提供技术支持。

    直接空气捕捉逆流式吸收塔填料高度气水比吸收效率

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