、除尘器

本研究提出了全新的燃煤机组烟尘一体化高效脱除与智能控制关键技术路线，包括电除尘器和脱硫系统协同除尘优化设计选型技术、高效除尘除雾器设计和脱硫除尘智能在线优化控制系统开发。通过超低排放改造前后设计参数的挖掘分析，结合脱硫除尘装置运行效果，得到了不同机组改造边界条件的相互影响规律，形成烟尘稳定达标排放和投资成本经济合理的电除尘器和脱硫系统协同除尘控制装置优化选型方法。通过设计具有流动分区、粒径分级、旋流匹配特点的高效除尘除雾器，为燃煤机组烟尘一体化脱除提供了经济、高效、稳定运行的关键设备。创建了基于在线数据挖掘及智能算法的脱硫除尘优化控制系统，通过对系统能耗、物耗的在线实时监控分析，实现了脱硫除尘一体化系统运行经济性的全面提升。 1、在电除尘器与脱硫吸收塔协同除尘技术方案设计方面：建立了187台燃煤机组多年煤种、设备配置和运行参数的动态数据库，揭示了关于电除尘器及脱硫系统改造参数对烟尘脱除效率影响的机理，创建了保证改造后烟尘排放长期稳定达标的除尘器及脱硫系统改造参数选型设计优化方法，开发了基于数据挖掘的燃煤机组烟尘一体化脱除设备集成优化选型系统，并应用于125台燃煤机组。 2、在烟尘一体化高效脱除关键设备开发方面：提出了“流动分区、粒径分级、旋流匹配”的高效除尘除雾器设计的创新方法，形成了基于数据挖掘的高冲洗效率除雾器冲洗水系统控制技术，开发了高效除雾器的精益化设计系统，据此研发了宽负荷适应性强、烟尘脱除效率高、雾滴排放浓度低、运行阻力小的新型高效除雾器并进行了工程应用，为燃煤机组烟尘一体化脱除提供了经济、高效、稳定运行的关键设备，为进一步提升脱硫系统运行经济性提供了更大的空间。 3、在提高脱硫除尘一体化运行经济性方面：创建了基于在线数据挖掘及智能算法的脱硫系统控制策略，研究了脱硫系统能耗、物耗在线实时监控方法，及基于数据挖掘的重要设备故障诊断方法，开发了脱硫智能在线优化控制系统，实现了脱硫除尘一体化系统运行经济性的全面提升。 本研究为国内燃煤机组超低排放改造提供了经济、高效的改造技术路线和科学的选型依据，为降低燃煤发电企业因环保改造增加的投资和运行成本提供了解决途径。项目成果成功应用于大唐集团125台机组超低排放改造项目，机组100%实现达标排放，节约投资超过20亿元，产生直接经济效益2.7亿元，减少烟尘排放9625吨/年。高效除雾器在机组50-100%宽负荷范围内、除尘器出口浓度大于40 mg/Nm3等条件下，能保证烟尘浓度稳定小于5 mg/Nm3，雾滴浓度小于15 mg/Nm3，运行阻力小于300 Pa。脱硫除尘智能优化系统节约电耗、水耗、物耗等运行成本运行成本4-10%。研究成果为超低排放改造提供了智能、高效、稳定、经济的技术路线，为降低发电企业因环保改造增加的投资和运行成本提供了解决途径，在节能降耗、绿色发展方面产生巨大的经济和社会效益。

本成果属于能源生产过程、工艺创新技术领域，对大型电站风烟系统进行大量的试验研究和数值模拟数据，建立模型驱动的多系统异构数据源集成（EXA）数据库，创立多元状态监测系统（MSET），实现风烟系统模型驱动的实时状态评估和运行指导，并提供风机选型优化数据支持，充分运用大数据处理平台的挖掘分析和信息融合，开展风机叶型和轮毂比组合与风烟道匹配特性研究，提高风机中、低负荷段效率；突破煤电机组风烟系统设计选型和运行优化分段实施、分而治之的传统技术思路，开展送风风道、磨煤机进出口风道、脱硝系统烟道、回转式空气预热器前后烟道、除尘器进出口烟道、引风机进出口烟道和脱硫系统进口烟道典型布置参数分布和风门挡板特性研究，全面创立了风烟系统特性参数分析体系，实现风烟系统关键技术的协同优化研究和融合应用，获得良好节能效果，改善锅炉风烟系统流场分布；成功研发多种大型风烟道流量在线测量装置，攻克烟风道复杂流场中流量测量和控制难题，开发烟道脱硝出口氮氧化物智能巡测技术，实现氮氧化物和喷氨量的协同控制，以及空预器漏风控制和防低温结露、堵灰的新技术，同时提升发电机组灵活性改造和调峰技术水平；并通过大数据挖掘的方法，对动叶轴流可调风机不同步叶片特性研究、静叶可调汽动引风机运行特性与性能优化都获得了良好的效果。在空预器漏风控制、复杂流场环境的风量测量、脱硝系统喷氨调节和 NOx 检测、空预器防低温结露及堵灰、机组生产过程的大数据应用开发方面形成具有自主知识产权的新工艺、新技术和新产品。本项目取得 1 项发明专利和 6 项实用新型专利，专著一本（“十三五”普通高等教育规划教材 电站风机应用技术与实践），论文 10 余篇。