燃煤电厂湿烟气的除湿特性

燃煤电厂湿法脱硫后排放的烟气中含有大量水蒸气,造成大量水资源的浪费,溶液除湿工艺是水分回收技术之一。通过绝热型管式降膜除湿试验台,采用价格低廉的CaCl₂溶液为除湿剂,探究了湿烟气状态下溶液浓度、溶液温度、传质面积及进口温度对除湿性能的影响,试验得到了CaCl₂溶液除湿过程的传质系数,溶液除湿效率远高于清水冷凝除湿,为烟气除湿工艺的选择和性能预测提供了参考。     

冶炼烟气新型喷淋除湿脱白工艺探索

冶炼烟气经湿法脱硫后通过烟囱排放,会产生湿烟羽。技术人员对湿烟羽的形成机理进行研究,并提出一种新型喷淋除湿脱白技术。该技术工艺流程为喷淋冷凝—换热—气液分离—烟气再热。该技术通过直接喷淋冷凝的方式,将脱硫后的排烟温度降至40℃以下,使烟气中的水蒸气冷凝排出;再将气体加热升温至80℃排放,保证良好的脱白效果。     

燃煤电厂湿烟气的除湿特性

燃煤电厂湿法脱硫后排放的烟气中含有大量水蒸气,造成大量水资源的浪费,溶液除湿工艺是水分回收技术之一。通过绝热型管式降膜除湿试验台,采用价格低廉的CaCl_2溶液为除湿剂,探究了湿烟气状态下溶液浓度、溶液温度、传质面积及进口温度对除湿性能的影响,试验得到了CaCl_2溶液除湿过程的传质系数,溶液除湿效率远高于清水冷凝除湿,为烟气除湿工艺的选择和性能预测提供了参考。     

脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究

大中型燃煤电厂多采用湿法脱硫技术,脱硫过程导致大量水分蒸发,600 MW机组经湿法脱硫后排放的烟气中携带水蒸气超过200 t/h。脱硫湿烟气中的水蒸气及低温余热是燃煤电厂水资源和能量损耗的重要部分。为降低烟气中的含湿量,有效回收烟气中的水分及余热,同时解决因湿烟气中水蒸气凝结引起的烟囱腐蚀、"石膏雨"及"白烟"等问题,基于Fluent软件,构建三维稳态CFD模型,对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进行数值模拟研究,将优化设计后的冷凝室作为计算对象,充分考虑气液两相流之间的能量、质量、动量交换,全面讨论了冷凝室本身结构和气液两相参数对传热传质的影响。结果表明:两喷淋层的布置存在最佳间距,模拟中最佳间距为1 m,此间距可使液滴在冷凝室内停留时间和气液接触均匀性同时达到较高水平。在一定的烟气流速范围内,烟气流速高,烟气在冷凝室中停留时间短,气液两相接触时间少,换热程度差;烟气流速低,烟气雷诺数小,湍流流动弱,单位时间单位面积处理的空气量小,故存在最佳烟气流速,研究表明,最佳烟气流速为3.5 m/s。适当增大液气比、合理减小液滴直径、降低喷淋液温度、加大喷嘴角度,都可有效保证流场均匀性,提高气液接触强度,增强气液之间传热传质效果。但增大液气比需较大水量,不利于节水节能;降低喷淋液温度可加大换热温差,但需较低的冷却水源;加大喷嘴角度对提高冷凝效果幅度有限。其中减小液滴直径是最有效的方法,采用雾化程度好的喷嘴,使液滴直径小于210μm,可将湿烟气从323 K冷凝至311.75 K,600 MW机组每小时可回收至少80 t水资源以及6.59 MW能量,达到节水节能、"消白"、除尘一体化的目的。     

湿法脱硫烟气水回收技术研究进展

湿式石灰石石膏法是目前应用最为广泛的烟气脱硫方法,但其涉及的水问题不可忽略,雾霾、白色烟羽、石膏雨等环保问题均与水问题有关。同时烟气中水资源含量大,实现烟气水回收对于电厂节水意义重大。笔者论述了现有烟气中水分来源以及烟气水回收技术,分析了烟气水回收技术的原理、优缺点和研究应用情况等。实现水回收的方法有冷凝法、膜法以及吸收法。冷凝法水回收技术回收的水质较差,具有一定腐蚀性,但水回收量较大;吸收法水回收技术系统较为简单,回收水质也较好,但有吸收溶液随烟气带出的风险;而膜法水回收技术的回收水质好,不涉及污染物排放,但其回收水量仍有提升空间,清理、减小甚至防止污堵是限制该技术发展的关键。电厂须根据实际情况选择具体的冷凝技术,在电除雾器运行状况稳定、除雾效果好的电厂可优先考虑膜法水回收技术;有余热回收需求的电厂,可优先考虑冷凝法。最后指出从根本上解决水问题的方法是转变烟气脱硫方式。干法脱硫由于不涉及废水问题,也不会增加烟气中水蒸气含量,同时避免了腐蚀等问题,是烟气脱硫技术中最有潜力的方法之一。     

燃煤电厂脱硫废水烟气蒸发技术进展与应用

自"水污染防治行动计划(水十条)"颁布以来,燃煤电厂脱硫废水零排放已逐渐成为电厂深度减排、污染物深度治理的必然要求。脱硫废水烟气蒸发技术具有工艺简单、安全可靠、投资及运行成本低等优势,逐渐成为主流技术。燃煤电厂脱硫废水烟气蒸发技术主要分为3类:低温烟道蒸发、高温旁路烟气蒸发、低温烟气余热浓缩减量,其中高温烟气蒸发又可分为旁路蒸发塔蒸发和旁路烟道蒸发2种技术路线。同时,对电厂烟气蒸发能力进行了核算,论述了脱硫废水烟气蒸发技术的研究进展与应用现状,并深入分析了各烟气蒸发技术的工艺特性、优缺点及其适用范围。研究表明,燃煤电厂的烟气蒸发能力极强,可以作为脱硫废水零排放的热源。另外,低温烟道蒸发因其易受锅炉负荷影响,适用度不高,未来烟气蒸发技术的研究重点是低温烟气余热浓缩结合高温旁路蒸发或低温烟气余热浓缩结合水泥化固定。     

燃煤锅炉烟气消白技术的应用现状及研究进展

介绍了目前烟气消白的相关地方标准,综述了目前烟气消白技术的应用现状及研究进展,分析了各种技术的优缺点。结果表明:直接加热法、间接加热法只消除了视觉影响,并未降低烟气含湿量;降温冷凝法对冷源要求高;冷凝再热法可彻底实现烟气消白,但设备相对复杂;溶液吸收法成本高、腐蚀性强;旋流除湿法、除雾器改造、安装湿式电除尘器等没有去除水蒸气的效果,消白能力有限。综合各种因素,得出冷凝再热法是目前较为可行的烟气消白方案。     

燃煤电厂湿烟羽治理技术研究进展

湿法脱硫方式在我国燃煤电厂的脱硫系统中占主要地位,其中以石灰石–石膏湿法脱硫方式应用最多。湿法脱硫后的烟气通常为湿饱和烟气,若烟气在排放时环境的温度及湿度较低,则会在烟囱口产生“湿烟羽”现象。湿烟羽一般呈白色或灰色,含大量水汽及污染物,湿烟羽的出现对环境及人体健康产生危害。因此企业在采用脱白技术进行排放改造将会减少烟气中污染物的排放,使烟气更好地扩散。为了更好地了解湿烟羽现象,帮助待改造企业选用适合自身的技术路线,本工作对湿法脱硫工艺及湿烟羽形成原因进行了简单介绍,对国内部分地区出台的有关政策进行了汇总,并综述了湿烟羽特性的研究现状(包括湿烟羽的长度、抬升高度及消除特性)。湿烟羽的控制技术较多,主流技术可分为烟气冷凝技术、烟气加热技术及烟气冷凝再热技术,应用温湿图对各控制技术的原理进行解释,根据控制技术的分类对各类别下的应用进行了综述,提出控制技术复合使用的可能,在节能及经济性允许的前提下,各企业应尝试更多技术路线,为湿烟羽的治理拓宽道路。     

氯化钙溶液喷雾闪蒸再生特性模拟及试验分析

燃煤电厂排放的烟气中含有大量水蒸气，氯化钙溶液循环除湿技术具有较好的除湿潜力。为了研究吸湿后的氯化钙溶液的再生性能，使用Matlab软件对液滴闪蒸过程进行了数值模拟，并搭建了氯化钙溶液喷雾闪蒸试验台。考察了闪蒸压力，溶液初始温度、浓度、溶液流量等因素对氯化钙溶液再生量的影响。试验结果表明了数学模型的准确性；溶液表面蒸气压和再生压力的差值以及溶液过热度是影响再生量的关键因素；闪蒸出口水蒸气经冷凝后Cl^–含量不足0.2 mg/L。浓度为35%的溶液在再生温度为60℃、再生压力为10 kPa、流量为0.2 m³/h的情况下，可以实现5 kg/h以上的水分回收量。     

燃煤电厂湿法脱硫消除白色烟羽的主要技术路线分析

近两年来,燃煤电厂的烟羽消白突然出现在公众视野,主要针对湿法烟气脱硫的尾气进行处理,使烟囱出口的"白色烟气"减少或消失。目前市面上应用的主流技术冷凝方案有两种,一种是浆液冷凝,另一种烟道冷凝,如果想要达到更好的效果,需要在后续烟道中增加再热装置,进一步提高消白效果。本文主要针对市面上主流冷凝法消白进行分析介绍。     

基于空冷的疏水陶瓷膜冷凝器用于烟气脱湿过程强化的实验研究

以环境空气为冷源,采用硅烷接枝的疏水Al₂O₃陶瓷膜构建膜冷凝器开展烟气脱湿实验。对比了疏水陶瓷膜与传统疏水钢管的冷凝性能;系统考察了烟气流量、烟气温度、吹扫因子、吹扫气温度、跨膜压差等过程参数对疏水陶瓷膜水回收性能的影响;比较了疏水陶瓷膜冷凝器(空冷)与亲水陶瓷膜冷凝器(水冷)的冷凝性能。结果表明,相同水接触角下(120°),多孔陶瓷膜的烟气温降是致密304钢管的1.3~2.5倍,疏水陶瓷膜能有效强化冷凝传热。疏水陶瓷膜的过程水通量随烟气流量、烟气温度、吹扫因子的增加而上升,随跨膜压差、吹扫气温度的增加而降低。过程水回收率随烟气流量、跨膜压差、吹扫气温度的增加而降低,随吹扫因子的增加而增加,随烟气温度的增加先上升,然后趋于稳定,而后下降。实验工况下,疏水陶瓷膜实现了0.6~5.2 kg·m^-2·h^-1的水通量和7.6%~57.4%的水回收率。低冷却介质流量下,基于水冷的亲水陶瓷膜的烟气冷凝性能更优异;随着冷却介质流量的上升,疏水陶瓷膜的冷凝性能迅速提升,并达到亲水陶瓷膜的性能。疏水陶瓷膜冷凝器在气体脱湿和水分回收领域有广阔的应用前景,将为改善工业过程的“能源-水资源-环境”关系助力。     

用于燃煤烟气除湿消白的湿电平板降膜模拟及试验研究

为了节省电厂空间,提高设备集成应用,提出了一种溶液除湿与湿电相结合的工艺,使用除湿溶液在阳极板布膜,同时实现除尘与除湿功能。通过湿电平板降膜除湿过程的数值模拟与试验,探究了烟气及溶液参数对水热回收性能的影响。结果显示数学模型能够较好地反映该过程,试验工况下湿电平板降膜最高水、热回收率分别可达37.5%和35%,水蒸气所释放的汽化潜热大部分转移到溶液。除湿过程对于湿电除尘效果几乎没有影响,通过焓湿图分析及可视化比较证明,湿电平板降膜除湿可以实现白烟的削弱甚至完全消除。     

多孔陶瓷膜烟气水分回收理论与模型研究

化石燃料燃烧烟气中含有大量水分和潜热,高湿度烟气的直接排放造成极大的资源浪费和环境问题。多孔陶瓷膜是目前烟气水热回收最有前景的技术之一,其水分回收热力学和动力学的定量描述是该技术发展和装置设计的关键所在。分析了水分在多孔陶瓷膜表面及内部传质机理,基于Kelvin理论建立了水分在陶瓷膜内毛细凝聚热力学模型,并选取典型烟气温/湿度条件,得出不同工况下陶瓷膜发生毛细凝聚的临界孔径、凝聚水量及工作孔体积占比;进而基于毛细凝聚的表面传质和孔道输运Hagen-Poiseuille方程建立了陶瓷膜水分传质动力学模型,对典型温/湿度工况下回收水通量进行了计算,结果表明,多孔陶瓷膜的毛细凝聚效应对烟气水分回收的优越性十分明显,其表面回水通量远远大于冷凝法的水通量,孔径越小,表面水通量越高,但及时将孔道内的液态水输运到陶瓷膜另一侧需要的压差也越大,本文计算条件下,膜孔径为20.0 nm的陶瓷膜较为适宜。     

多孔陶瓷膜烟气水分回收理论与模型研究

化石燃料燃烧烟气中含有大量水分和潜热,高湿度烟气的直接排放造成极大的资源浪费和环境问题。多孔陶瓷膜是目前烟气水热回收最有前景的技术之一,其水分回收热力学和动力学的定量描述是该技术发展和装置设计的关键所在。分析了水分在多孔陶瓷膜表面及内部传质机理,基于Kelvin理论建立了水分在陶瓷膜内毛细凝聚热力学模型,并选取典型烟气温/湿度条件,得出不同工况下陶瓷膜发生毛细凝聚的临界孔径、凝聚水量及工作孔体积占比;进而基于毛细凝聚的表面传质和孔道输运Hagen-Poiseuille方程建立了陶瓷膜水分传质动力学模型,对典型温/湿度工况下回收水通量进行了计算,结果表明,多孔陶瓷膜的毛细凝聚效应对烟气水分回收的优越性十分明显,其表面回水通量远远大于冷凝法的水通量,孔径越小,表面水通量越高,但及时将孔道内的液态水输运到陶瓷膜另一侧需要的压差也越大,本文计算条件下,膜孔径为20.0 nm的陶瓷膜较为适宜。     

喷淋洗涤条件下水汽饱和度分布特性

为在脱硫喷淋塔中借助蒸汽相变原理促进PM_2.5凝结长大,需要在塔内建立适宜的过饱和水汽环境。基于此,建立喷淋洗涤条件下气液两相热质传递模型,系统研究了操作参数对塔内饱和度分布特性的影响规律。结果显示,通过降低喷淋液温度、增加塔进口烟气含湿量,以及在喷淋区上方添加蒸汽均能够在塔内建立过饱和水汽环境;采用较大的液气比、较小的喷淋液滴直径有利于水汽饱和度的提高。获得了改变操作参数在脱硫喷淋塔内建立过饱和水汽环境的措施,对实际的脱硫除尘工艺的设计和运行具有指导意义。     

新型除湿技术的研究进展

空气除湿在日常生活和生产中是-个很重要的课题.但是,传统的除湿技术例如冷冻除湿,液体除湿等,虽然已经被广泛应用,但是仍有-定的不足.针对这些不足,很多新型的除湿技术应运而生.本文综述了近年来发展起来的-些新型除湿技术,包括膜除湿、热泵除湿、HVAC除湿、热电冷凝除湿和电化学除湿等技术,介绍了它们的工作原理、优缺点以及装置等,并且指出了它们未来的发展方向.     

陶瓷膜冷凝器用于烟气脱白烟过程的中试研究

将平均孔径5、20和50 nm的管式陶瓷外膜制成膜冷凝器，并搭建膜面积0.3 m²的膜冷凝中试实验装置，开展陶瓷膜冷凝器在烟气水、余热资源回收及脱白烟领域的中试研究。对比采用不同排布方式的两级陶瓷膜冷凝器的水、热回收效果，考察进气相对湿度、进气温度、进气线速度等操作条件和不同孔径陶瓷膜的排布方式对膜冷凝器水通量及水回收率的影响。研究表明，在两级膜冷凝器中，烟气、冷却水均为串联流动时，可得到更高的水、热通量及回收率。过程水通量随进气相对湿度、进气温度、进气线速度的增加而增加；水回收率随进气相对湿度、进气温度的增加而增加，随着进气线速度的增加而降低。在三级膜冷凝器中，采用每级均填充平均孔径50 nm的管式陶瓷外膜的排布方式时，可获得最佳的水、热回收效果；不同孔径陶瓷膜的排布方式对膜冷凝器水回收效果影响明显，对热回收效果影响不大。在各实验工况下，三级膜冷凝器水通量及水回收率最高分别可达38.5 kg·m^–2·h^–1和50.6%。与传统换热器相比，陶瓷膜冷凝器不仅可实现水、余热的同时回收，且其总传热系数为415 W·m^–2·℃^–1，换热效果更佳，并能明显缓解“白色烟羽”等视觉污染。基于陶瓷膜的膜冷凝技术在中试实验阶段展现出良好的回收效果，在资源回收及脱白烟过程有广阔的应用前景。     

除湿方法对蒸发式过冷水制冰系统性能的影响

根据不同的除湿方法,提出了两种新型蒸发式过冷水制冰系统,一种是改进型溶液除湿蒸发式过冷水制冰系统,改进的系统增加了水预冷子系统,并利用自身的冷却水对除湿后的空气进行降温,其不仅解决了传统过冷水法中的冰堵问题,也实现了低含湿量空气的梯级利用。另一种是基于冷冻除湿的蒸发式过冷水制冰系统,它包括蒸发式过冷水制冰与湿空气冷凝水过冷制冰两个子系统,其也克服了传统过冷水法中易冰堵的缺陷,与改进型溶液除湿蒸发式过冷水系统相比该系统更简单。根据系统性能计算,在一定工况下与传统过冷水法相比,改进型溶液除湿蒸发式过冷水系统的制冰性能系数可提高33.8%以上,基于冷冻除湿的蒸发式过冷水系统的制冰性能系数则与之基本相同。     

Effect of hygroscopic materials on water vapor permeation and dehumidification performance of poly(vinyl alcohol) membranes

In this study, two hygroscopic materials, inorganic lithium chloride (LiCl) and organic triethylene glycol (TEG) were separately added to poly(vinyl alcohol) (PVA) to form blend membranes for air dehumidification. Water vapor permeation, dehumidification performance and long‐term durability of the membranes were studied systematically. Membrane hydrophilicity and water vapor sorbability increased significantly with higher the hygroscopic material contents. Water vapor permeance of the membranes increased with both added hygroscopic material and absorbed water. Water permeation energy varied from positive to negative with higher hygroscopic content. This observation is attributed to a lower diffusion energy and a relatively constant sorption energy when hygroscopic content increases. Comparatively, PVA/TEG has less corrosive problems and is more environmentally friendly than PVA/LiCl. A membrane with PVA/TEG is observed to be highly durable and is suitable for dehumidification applications. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 44765.