300MW机组烟气脱硫喷淋塔的数值模拟

本文以商用软件FLUENT为基础,对300MW机组烟气脱硫喷淋塔进行数值模拟,在三维坐标下选取标准k-ε双方程模型求解连续方程和动量方程,结合离散相模型分析喷淋塔中烟气流场的分布,这一结果对于优化喷淋塔内流场的分布有着一定的指导作用.根据前人的研究将喷淋塔中的部分部件进行简化,这样大大降低计算量,同时对于流场的分布影响较小,因此进行的简化是合理的.模型计算结果表明:喷入的离散相颗粒对于脱硫塔内部烟气的流场分布有着重要作用,主要表现在对烟气流场的均流作用上,塔内的流场均匀分布将使烟气在塔内的停留时间延长,同时可以分析烟气走廊等现阶段喷淋塔中的问题,有助于烟气的脱硫,同时流场的均匀性对与降低脱硫塔引风机或鼓风机的功耗有着重要的意义,因此本文的模拟结果对于优化脱硫塔内的流场分布,同时对于提高脱硫效率,降低脱硫塔的能耗有着一定的指导意义.文中模拟结果直观的显示塔体流场、矢量场分布以及中截面的压力场分布,显示了塔体轴线上的相关参数的变化,这些等值线图或是参数变化图可直接的反映塔内流场的变化规律,对于塔内的烟气的受力分析提供数据支持,以至对于优化流场提供数据上的支持,为湿法脱硫技术,即喷淋塔技术的国产化提供一定的理论依据.     

湿法烟气脱硫塔内折形板除雾器优化的数值模拟

采用欧拉-拉格朗日方法模拟了湿法烟气脱硫塔内折形板除雾器单通道二维流场的气液两相流动特性,气相采用SST k-ω模型封闭的雷诺时均N-S方程,液滴采用颗粒随机轨道模型。在对无构件除雾器流场分析基础上,提出一种加装于除雾器叶片的构件,并分析了优化构件高度及顶角对气相流动特性、液滴运动轨迹及除雾器性能的影响。模拟结果表明,所提出的新型构件可增强除雾器的捕集性能,构件高度由3mm增大至5 mm或顶角由120°减小至60°均可进一步提高除雾效率,而高度的影响比顶角更加明显;综合考虑除雾效率与压降,对于高度为3mm或4mm的构件顶角适宜范围为90°至120°,而对于高度为5mm的构件,顶角减小使压降增加明显,其适宜角度为120°。     

垃圾焚烧烟气喷雾干燥净化实验研究

在喷雾干燥塔内距顶部120mm处加装均流板以优化塔内流场及温度场,通过试验研究垃圾焚烧烟气在塔内的温度分布,考察影响其净化效率的参数。结果表明:烟气从塔上部进入,经净化后由下部排出,烟气温度在塔上部下降迅速,塔中部以后下降较缓慢,径向烟气温度分布均匀;随化学计量比和均流板开孔区域直径的增大,烟气净化率提高;随入口烟气温度的提高,SO2的脱除率明显增加,HCl的脱除率无明显变化;随烟气流速的增加,Ca(OH)2浆滴对SO2、HCl的脱除效率降低,其中SO2脱除效率的降低程度大于HCl。     

垃圾焚烧烟气喷雾干燥净化实验研究

在喷雾干燥塔内距顶部120mm处加装均流板以优化塔内流场及温度场,通过试验研究垃圾焚烧烟气在塔内的温度分布,考察影响其净化效率的参数.结果表明:烟气从塔上部进入,经净化后由下部排出,烟气温度在塔上部下降迅速,塔中部以后下降较缓慢,径向烟气温度分布均匀;随化学计量比和均流板开孔区域直径的增大,烟气净化率提高;随入口烟气温度的提高,SO2的脱除率明显增加,HCl的脱除率无明显变化;随烟气流速的增加,Ca(OH)2浆滴对SO2、HCl的脱除效率降低,其中SO2脱除效率的降低程度大于HCl.     

基于CFD技术的湿法烟气脱硫系统性能优化

基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台结合非稳态传质理论,对300 MW机组湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurizaiton,WFGD)喷淋塔的SO2吸收性能进行了数值模拟。塔内烟气湍流采用雷诺时均的纳维-斯托克斯方程描述,液滴运动由拉格朗日离散相模型描述。计算得到了塔内各部分的SO2浓度分布状况。分析了液气比、烟气流速以及喷淋层组合方式对SO2浓度分布的影响。结果表明数值模拟计算值与实际工程测量数据趋势较为吻合,但计算值比测量值略小。基于计算结果对大型WFGD系统实际运行参数优化提出了建议。     

基于减缓石膏雨的脱硫塔流程优化

安徽某电厂脱硫塔内流速分布不均匀,造成除雾器效率低,加剧了石膏雨现象。采用数值模拟方法对脱硫塔流场进行优化。模拟结果表明,改造前喷淋层流场波动剧烈,除雾器流场分布不均,除雾效率只有74.41%,导致石膏雨生成。入口改造成倾斜向下,烟气"抬头"现象得到改善,各截面CV提高5%,除雾器效率提升4.44%;在改造入口条件下加弧形导流板后,喷淋层CV达到50%,除雾器CV更是达到70%,除雾器效率提升8.12%,远优于加竖直导流板的方案;喷淋层靠边界中空锥喷嘴换成实心锥喷嘴后,有效防止了高速烟气贴壁逃逸,喷淋层逃逸系数降低0.1,喷淋层CV提高近10%,除雾器效率提升6.46%。经过结构优化,该脱硫塔内流场均匀性改善,液滴贴壁逃逸现象减弱,塔内脱硫率提高,石膏雨现象减轻。     

湍球塔双碱法烟气脱硫冷态试验研究

在自行设计的湍球塔上应用双碱法进行了冷态烟气脱硫试验。重点研究：(1)不同工况下塔内流速分布、持液量及湍球层压降的变化；(2)液气比、吸收液pH值、湍球塔进口SO2浓度与脱硫率之间的关系。所得结果可供工业试验参考。     

采用湿壁塔氨吸收法去除烟气中SO2的实验研究

为检验并流降膜湿法烟气脱硫装置效果,以氨水作为吸收剂,对模拟烟气脱硫进行实验研究.考察吸收液pH值、液气比、烟气中SO2体积质量以及进气温度对脱硫率的影响.实验结果表明:随着吸收液的pH值,液气比以及吸收液浓度增大,脱硫率增大;随着烟气中SO2体积质最增大,脱硫率下降;烟气温度对脱硫率影响不大.实验得到最佳工艺参数为:在进气浓度为2500mg/m3时,液气比为2.4～2.8L/m3,吸收液pH值为5.8～6.5.在最佳工艺参数下脱硫效率可以达到95%.本实验研究可以为氨法脱硫的工业化应用提供有益的参考.     

排烟冷却塔内流场的数值分析

采用CFD软件对将脱硫后的净烟气导入冷却塔后的流场、速度场、压力场和温度场进行了数值模拟。在模拟过程中,建立了数学模型,采用基于雷诺时均方程的SST k-ω湍流模型封闭N-S方程对流体进行计算。通过对流动区域速度场、压力场和温度场的分析,开放口烟气排放方式优于排气室烟气排放方式,净烟气通过开放口排放和塔内壁及塔内构件接触的可能性相对更小,且发生的腐蚀和污染循环冷却水的可能性相对较小。     

多组分颗粒轨道模型氨法脱硫过程仿真研究

将双膜理论、亨利定律、NH3与SO2间的化学反应通过自定义函数(UDF)的方法导入 Fluent 多组分液滴模型,计算氨法脱硫塔喷淋过程的脱硫效率。旋流烟气采用 RNG k-ε模型,喷淋液滴采用颗粒轨道模型(discrete Particle model,DPM),应用PISO算法对传质、流动过程进行压力-速度耦合的非稳定计算。计算结果显示：脱硫效率计算值与实验值误差在10%以内;随喷淋液气比增大、喷淋液温度及入口烟气中SO2浓度的降低,脱硫效率升高;喷淋液初始温度从40升高至50℃时,脱硫效率从91%迅速降至80%;在脱硫塔液气比较低时,增大液气比(0.5~1.8 L/m3)能明显提高脱硫效率(65%~93%);当进口SO2浓度从1208升高到4832 mg/m3时,在塔高平面上,壁面与外塔中间区域的浓度差(300~1050 mg/m3)增大,不均匀性增强。Fluent传质反应模型能综合反映不同工况下脱硫塔运行状况,指导设备的优化设计。     

氨法脱硫过程烟气中细颗粒物的变化特性

采用电称低压冲击器(electrical low pressure impactor,ELPI)对氨法脱硫前后的细颗粒进行测量,获得烟气中细颗粒的数浓度和粒径分布特性,分析了氨法脱硫过程细颗粒的生成机制及洗涤塔对细颗粒的捕集特性。结果表明,氨法脱硫后细颗粒的数浓度明显增加,在SO2浓度为1 767 mg/m3和氨水浓度为5%,平均粒径由洗涤前的0.07 mm增大到0.09 mm;常规洗涤对细颗粒的脱除效率很低且几乎不受液气比影响;而氨水脱硫时,洗涤塔出口的颗粒数浓度随液气比的增大而提高,特别是氨水浓度较高的情况;氨水浓度为10%,液气比从2 L/m3增加到5 L/m3,颗粒数浓度增加了10%;此外,随氨水浓度和烟气中SO2浓度的增大,洗涤后颗粒的数浓度增加。     

喷氨格栅后加装V型导流板的数值研究

氨气与烟气混合均匀与否对脱硝效率及氨逃逸情况影响显著。以某燃煤电厂600 MW机组选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统为研究对象,使用Fluent软件,在无导流板、氨气-空气混合物流速为0.5、0.8 m/s情况下,对不同烟气流速时的SCR脱硝系统气流速度进行了数值计算,得到最佳流速组合为烟气流速3.7 m/s,氨气-空气混合物流速为0.5 m/s。以此为基础,在喷氨格栅后拟加装V型扰流板（布置方式为横向或纵向）,以使氨气与烟气混合均匀,对速度、流场均匀性、压力、压降等数值进行模拟,结果为横向布置的V型扰流板效果较好,其可使氨气与烟气混合均匀,系统压降损失达到设计要求。     

大型湿法烟气脱硫喷淋塔内阻力特性数值模拟

利用Fluent软件包,对300 MW机组湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)系统喷淋塔内阻力特性进行了数值模拟,着重考察了不同塔径、喷淋层间距和喷淋层数等设计条件及不同负荷、液气比等运行工况下喷淋塔内阻力特性。结果表明,300 MW机组WFGD系统喷淋塔内阻力在烟气量125′104 m3/h、塔径13m、4层喷淋、层间距1.7 m时约为950 Pa,与实际工程测量数据较为吻合;塔径、喷淋层数量、负荷和液气比是影响喷淋塔内阻力的重要因素;模拟计算值可作为喷淋塔设计与运行优化的依据。     

300 MW机组湿法烟气脱硫(WFGD)吸收塔内气液流场模拟

利用Fluent软件平台,对某300MW机组WFGD吸收塔内气液两相流场进行了数值模拟,着重考察喷淋浆液滴对塔内烟气流场的影响。结果表明,浆液滴喷淋后对烟气流场具有整合作用,模拟的塔内平均压降(850Pa)与实际现场测试数据的平均压降(909Pa)较为吻合。     

提升管内熟石灰浆液雾化脱除烟气中SO2过程

应用非接触在线测量SO2浓度装置，研究了提升管内熟石灰浆液雾化时SO2脱除过程。研制了夹层式抽气热电偶，测得了浆液雾化干燥时烟气温度场分布。结果表明：SO2脱除和浆液干燥过程沿塔高呈先增加后降低的趋势，在距离喷嘴200mm处出现SO2脱除和温度降低份额的最大值。浆液雾化区径向温度呈双峰分布。气液质量比由0.1提高到0.2时脱硫效率提高8%；雾化高度提高。夹层式抽气热电偶适于测量气液两相流场内气体温度，通过测定温度场可以判定浆液蒸发情况，标定不同工况喷嘴雾化状态。     

某电厂600 MW机组烟气脱硝系统性能评价

对烟气脱硝系统进行性能评价,有助于脱硝系统寿命管理和安全运行。以某火电厂600 MW机组选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统为例,介绍了烟气脱硝系统的评价过程与评价方法。通过测试一系列基础参数,包括脱硝效率、反应温度、SO2/SO3转化率、氨逃逸率、催化剂压降、催化剂内烟气流速及飞灰浓度等,掌握了此台机组脱硝系统的主要性能。试验结果表明,该SCR脱硝系统性能良好。为防止高温下SO2/SO3转化率升高及高负荷下催化剂内烟气流速过高,对该脱硝系统的运行调整提出了建议。     

神木煤灰增湿活化脱硫的半工业性台架试验研究

建立了烟气处理量为3000Nm^3/h的多功能烟气脱硫试验台，对神木煤灰增湿活化脱硫进行了研究。试验结果表明，喷水雾化液滴粒径、出口烟气温度与绝热饱和温度的差值、烟气停留时间与液滴蒸发时间以及Ca/s摩尔比等因素对高钙煤灰增湿活化脱硫有重要的影响，且存在一个最佳的雾化液滴粒径。经工艺参数的优化，该系统具有50％左右的脱硫效率。该脱硫工艺因系统简单、投资和运行费用极低，对燃用高钙低硫煤的锅炉烟气脱硫具有广泛的应用前景。     

过燃风水平摆动对烟气温度影响的研究

阐述了2×600 MW超临界褐煤锅炉主要设计参数和燃烧器设计参数,通过烟温测量试验分析了不同过燃风摆动角度对高温再热器出口截面烟气温度的影响,评价了水平烟道内烟气速度分布的不均匀性。试验分析结果表明,在相同二次风配风方式前提下,过燃风水平摆动对高温再热器出口截面烟气温度有影响,能消除炉内气流残余旋转,减小炉膛出口左侧、右侧烟温偏差。     

尿素/三乙醇胺湿法烟气脱硫脱硝的试验研究

尿素溶液与NOx反应生成N2和CO2气体,可实现烟气同时脱硫脱硝,该文进行了尿素/三乙醇胺湿法脱硫脱硝的试验研究。试验采用双级串连的填料塔为主体反应器,分别对气速、液气比、反应物浓度、添加剂浓度、反应温度等参数对尿素溶液吸收SO2反应的影响进行了试验研究,并进行了尿素溶液同时吸收SO2和NOx的试验研究,研究表明：增大气速、液气比可使脱硫效率增加,而三乙醇胺和尿素浓度对脱硫效率影响较小。SO2和NOx具有相互协同促进作用,其净化效率在试验条件下可分别提高1%~3%和5%~ 6%,总脱硫效率可达95%以上,脱硝效率在63%以上。