管式除雾器开孔对除雾性能影响的数值模拟研究

通过数值模拟的方法,研究了开孔数量、液滴粒径和流速对管式除雾器除雾效率以及流动阻力损失的影响。使用湍流模型和离散相模型分别计算连续相气体以及液滴运动。研究结果表明,管式除雾器的除雾效率随着液滴粒径和流速的增大而增加,而且管式除雾器对小液滴的除雾效果明显,可以去除约62%的5μm的液滴以及69%的10μm的液滴。另外,通过翅片开孔可以有效降低管式除雾器的流动阻力。在所研究的流速范围内,开孔管式除雾器的流动阻力可以降低约50%。通过研究可以得出,管式除雾器对小液滴具有较高的除雾效率,通过打孔可以降低管式除雾器的流动阻力,但也会降低除雾效率。此研究成果可为管式除雾器的理论研究以及工业应用提供依据。     

鼓泡脱硫塔除雾器除雾特性数值研究及实验验证

为提高除雾器对不同粒径小液滴的脱除效果,减轻脱硫系统气气换热器的堵塞程度,对鼓泡脱硫塔除雾器性能进行了数值分析和实验研究。数值分析表明:除雾效率随液滴直径的增大而增大,随进气速度的增大而增大,随除雾器叶片间距的增大而降低;带倒钩的弧形板除雾器比折形板除雾器的除雾效率高;粒径小于20μm的小液滴脱除效率较低。冷态实验台上的除雾器性能实验验证了数值分析的结果。为除雾器的设计和优化提供参考。     

双钩波形板分离器的三维数值模拟研究

利用数值模拟的方法对热态工况下双钩波形板分离器的单级分离效率、总分离效率以及压降进行了研究。结果表明:波形板双钩开口处漩涡的存在造成了蒸汽回流,提高了波形板的分离效率;当波形板入口蒸汽速度v小于2m/s时,分离效率随v的增大迅速提高,但当v大于2m/s时,分离效率趋于平稳;波形板压降随v的增加显著增大;液滴粒径大于10μm时,分离效率随v增加而升高,而液滴粒径为10μm时,分离效率随v增加而降低;液滴分离主要集中在双钩波形板的前2级,波形板后4级的分离效率显著降低;随液滴粒径增大,波形板第1级的分离效率逐渐增大,而第2级先增大后减小,当液滴粒径大于250μm时,前3级的分离效率不再受液滴粒径的影响。     

除雾器内二次携带液滴的数值模拟

采用数值模拟的方法,利用FLUENT软件分别对除雾器内二次携带液滴的来源与加装不同钩片对除雾器内二次携带液滴的影响进行了分析。结果表明:二次携带的液滴主要来源于液膜的剥落和分离;加装双钩片能有效改善二次携带液滴的现象。     

喷淋脱硫塔内除雾器性能数值模拟

利用计算流体力学(CFD)方法,对不同叶片形式除雾器内的流场进行数值模拟,获得烟气流速、叶片间距、液滴直径等参数对除雾效率及压力损失的影响规律。结果表明:除雾效率随烟气流速和液滴直径的增大而增大,随除雾器叶片间距的增大而降低;弧形板除雾器对液滴的脱除效率最低,但压力损失最小,其次是折形板除雾器,弧形板带单钩和双钩除雾器对液滴的脱除效率较高,但压力损失也较高;弧形板大间距板型,适合作为塔内一级除雾器,用来控制二级除雾器入口液滴质量浓度;弧形板带钩小间距板型,适合作为塔内二级除雾器,用来控制整个吸收塔液滴排放总量。     

双钩波形板分离器的三维数值模拟研究

利用数值模拟的方法对热态工况下双钩波形板分离器的单级分离效率、总分离效率以及压降进行了研究.结果表明:波形板双钩开口处漩涡的存在造成了蒸汽回流,提高了波形板的分离效率；当波形板入口蒸汽速度v小于2 m/s时,分离效率随v的增大迅速提高,但当v大于2 m/s时,分离效率趋于平稳；波形板压降随v的增加显著增大；液滴粒径大于10μm时,分离效率随u增加而升高,而液滴粒径为10μm时,分离效率随v增加而降低；液滴分离主要集中在双钩波形板的前2级,波形板后4级的分离效率显著降低；随液滴粒径增大,波形板第1级的分离效率逐渐增大,而第2级先增大后减小,当液滴粒径大于250μtm时,前3级的分离效率不再受液滴粒径的影响.     

除雾器整体结构优化

为提高折流板除雾器的除雾效率,对除雾器叶片间距、转折角度、转折高度、流速、不同液滴直径等因素对除雾效率的影响予以研究,并通过引入评价参数KpPi Re2寻求合理的结构使引风机在较小功耗时除雾器能够具有较高除雾效率。结果表明除雾器效率与液滴直径、流速成正比,与转折角度、叶片间距反比,除雾器转折高度对除雾器效率的影响作用较小。最终确定的除雾器优化结构参数为??40?、H3?25mm、D?20mm,当流速在2～3m/s时优化结构的除雾器效率提升平均约为16%,在4m/s时优化结构的除雾效率提升平均约为11%,在5～6m/s时,优化结构的除雾器效率提升平均约为9%。当除雾器达到同一除雾效率时,优化结构对应的评价参数KpPi Re2要明显小于初始结构,此时所需的引风机功耗更小。通过评价参数KpPi Re2可在除雾效率和风机功耗之间寻找一个较好的平衡点,为除雾器优化设计提供了一定的参考。     

喷淋脱硫塔内除雾器运行特性

除雾器的除雾效果对脱硫系统的稳定运行、烟道腐蚀及烟气排放有重要影响,研究不同空塔流速及组合条件下除雾器的除雾性能很有必要。为此,建立了接近实际工程的喷淋脱硫塔实验台,研究了空塔流速、喷淋层与除雾器距离、不同雾化喷嘴等对除雾器出口液滴含量、粒径分布的影响,以及管式除雾器性能。研究结果表明：空塔流速对一级除雾器出口液滴含量的影响较大,对二级除雾器出口液滴含量有一定影响;除雾器出口液滴粒径随空塔流速提高而减小;喷嘴雾化粒径变小后,一级除雾器出口液滴含量明显增加;喷淋层与除雾器间距对一级除雾器出口液滴含量有较大影响;管式除雾器对除雾器出口液滴含量影响不大。     

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°。     

管束式除雾器结构优化数值模拟及高效除雾器研制

为配合烟尘超低排放改造,基于流体动力学计算方法,对湿法烟气脱硫系统中管束式除雾器内的气液两相流流场进行了数值模拟,同时将双筒结构引入管束式除雾器,通过改变筒体结构和叶片结构参数,分析得到了管束式除雾器对不同粒径液滴的脱除效率和除雾器压损的变化规律。研究结果表明,双筒结构+多级串联是提高除雾效率,特别是提高小液滴脱除效率的有效方法;曲线型叶片出口角、叶长和叶片数变化会对除雾效率和压降造成较大影响。在此基础上,进一步提出了3种高效管束式除雾器型式并经冷态试验台验证,其中1种优选构型已在某电厂300MW机组除雾器改造中应用。运行结果表明,该除雾器各项性能指标良好,在机组50%~100%的宽负荷范围内,烟尘排放质量浓度均小于5mg/m³（标态,干基,6% O₂）,机组满负荷时除雾器最大阻力小于300 Pa。     

冷凝除雾器分级除尘效率影响因素模拟研究

冷凝式除雾器协同除尘作用可进一步降低燃煤烟尘排放浓度。该文建立描述冷凝除雾器内三相运动的数学模型和计算方法,对除雾器协同除尘过程进行数值模拟,分析吸收塔入口烟气速度、相对温差、相对湿度及除雾器的换热面积影响对颗粒粒径增长和脱除的影响规律。结果表明:初始粒径小于2.05μm的颗粒以热泳捕集为主;初始粒径小于1.03μm的颗粒捕集效率受烟气湿度影响明显;初始粒径大于2.05μm的颗粒以惯性捕集为主;除雾器换热面积越大,颗粒的捕集效率越高。可知,在入口处烟气温度保持在50℃以上,烟气相对湿度在95%以上,除雾器壁面温度在25℃以下,烟气流速大于3.14m/s,除雾器通道间隙保持在20mm以内,通道长度在350mm以上,峰的数量大于或等于2时,有利于提升冷凝除雾器协同除尘性能。研究结果可为冷凝式除雾器装置结构优化和工程应用提供理论指导。     

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。     

逆流喷淋浓缩塔中雾化参数对脱硫废水液滴群流动与蒸发特性的影响

烟气余热蒸发能有效实现电厂脱硫废水的浓缩减量,合理的喷嘴雾化参数有利于提高浓缩塔内废水与烟气之间的流动传热并指导其结构设计。该文采用数值模拟方法研究喷嘴全锥角、液滴初始粒径和初始速度对塔内蒸发流动的影响,并对相关因素进行显著性分析。蒸发效率在全锥角50°左右达到峰值36.9%。综合考虑碰壁量和逃逸量,液滴最佳粒径为1500μm,且废水蒸发在液滴速度15～25m/s时更易进行。此外,响应曲面分析表明,液滴初始直径、液滴初速度对停留时间影响较大,而液滴蒸发效率主要受其粒径变化的影响。因此,在设计喷淋浓缩塔的结构时应综合考虑液滴粒径和液滴初始速度。     

固阀塔板对煤气化飞灰洗涤净化性能的实验研究

以煤气化飞灰、空气、水为实验介质,研究了固阀塔板的洗涤特性。通过改变洗涤塔入口和塔内操作条件观察其对洗涤效率的影响规律。实验结果表明气量、液量、颗粒浓度以及塔板数对不同粒径飞灰颗粒的洗涤效率均有较大的影响;固阀塔板对大于10μm的飞灰颗粒洗涤效率可以达到90%以上,随着粒径的降低洗涤效率逐渐降低,颗粒粒径在1～3μm之间洗涤效率最低为52%左右;低于1μm的颗粒,随着粒径的降低洗涤效率逐渐升高。不同粒径飞灰颗粒的洗涤效率随气量增加呈现不同的变化趋势,其中3μm以上颗粒的洗涤效率随气量的增加而增大;而1μm以下颗粒的洗涤效率随着气量的增加,洗涤效率逐渐降低;介于1～3μm间的颗粒洗涤效率受气量变化影响较小。不同粒径颗粒的洗涤效率随液量的增加均增大;随入口颗粒浓度增加,5μm以上颗粒洗涤效率略有增加,但3μm以下颗粒随入口颗粒浓度的增加洗涤效率却显著降低,介于3～5μm之间的颗粒洗涤效率变化不大。各层塔板对飞灰颗粒洗涤效率的贡献不同,且在不同层塔板上洗涤效率随粒径变化的趋势也有较大的差异。利用实验结果拟合出预测板式塔洗涤效率的公式,该公式预测值与实验值相符程度较好。     

喷雾洗涤冷却室内雾化液滴粒径变化规律的实验研究

用马尔文激光粒度分析仪对喷雾洗涤冷却室冷模装置内雾化液滴粒径进行了实验测定,考察了不同工况下,洗涤冷却室内雾化喷头所在平面处以及气体出口处液滴粒径的变化规律。实验为装置内进一步的传热传质研究提供了一定数据支持。研究显示,在错流气体作用下,洗涤冷却室内雾化喷头所在平面的近喷头区域影响液滴粒径的主导因素为喷雾流量,而远离喷头区域液滴粒径则受气体流量和喷雾流量的共同影响,随气体流量增加,液滴聚结作用增强,粒径增大。实验发现,气体出口处液滴粒径主要受气体流量的影响,随气体流量Qg由300 m3/h上升到500 m3/h,气体出口液滴的Sauter平均直径(Sauter mean diameter,SMD)D32由60μm左右上升到了85μm,根据颗粒沉降公式进行计算得到的值与实验值比较,两者趋势一致。     

电场对有机胺气溶胶作用机理与实验研究

燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术是实现2060年碳中和目标的重要手段,然而化学吸收法存在吸收剂二次携带与生成新的气溶胶污染物等问题。为了探究电场对有机胺气溶胶作用机理,使用COMSOL软件模拟有机胺气溶胶、固体颗粒在空间电场中荷电特征与运动特性区别;用实验手段研究有机胺气溶胶对线板式静电除雾器伏安特性影响,通过ELPI+分析电场对有机胺气溶胶控制效果。结果表明:板间电流随电压增大而变大,近似为指数函数;当极线间距一定时,电流随板间距增大而减小;极板间距一定时,电流随线间距增大而增大,最大值对应尺寸为板间距7 cm、线间距7 cm;电除雾器对于0.20~0.50 μm粒径有机胺气溶胶的脱除效率最低为40%;有机胺气溶胶相对介电常数更高,表面张力更大,其在除雾器中的脱除效率比固体颗粒更高;0.10 μm以下和0.10 μm以上粒径有机胺气溶胶脱除效率分别相差约2百分点、8百分点。     

粒径对旋叶分离器结构敏感性的影响

在不同液滴粒径工况下,对等比例旋叶分离器的旋叶倾角和上升通道高度进行结构敏感性分析。建立基于欧拉法和Realizable K-Epsilon湍流模型的空气-液滴两相流动的数学模型,通过计算流体力学软件对冷态工况下5种不同结构的旋叶分离器流场进行数值模拟,得到了不同液滴粒径下的分离效率变化曲线和液滴质量流量径向分布曲线,同时还通过冷态试验验证数值计算模型。结果表明:当液滴粒径等于5μm或大于100μm时,旋叶分离器效率对旋叶倾角和上升通道高度结构不敏感;当液滴粒径在5～100μm时,18°旋叶的旋叶分离器分离效率大于30°旋叶,上升通道高度等于其一倍直径时旋叶分离器分离效率最优;其中当液滴粒径等于30μm时,旋叶分离器分离效率差值最大,结构敏感性最为显著。     

选择性催化还原大颗粒灰拦截装置效率及压降特性实验研究

在选择性催化还原脱硝系统前侧烟道中加装拦截网，对烟气中粒径在毫米级以上的大颗粒灰进行拦截，可有效防止脱硝装置中的催化剂堵塞。搭建冷态物理模型实验台探究拦截网安装方式、网孔型式、烟道结构以及烟气流速对于拦截网压降及拦截效率的影响。实验结果表明:在拦截效率相近的条件下，长条形网孔拦截网的压降低于正方形和正六边形网孔拦截网的压降，且压降随长宽比增加而进一步降低；通过延长灰斗上方折角长度可进一步提高大颗粒灰的拦截效率；烟气流速越高颗粒粒径越小，装置拦截效率越低；拦截网安装角度与高度是影响其性能的重要因素，通过合理选择拦截网角度和高度，拦截效率可提升至95%以上，而压降增量小于150 Pa。     

碱回收锅炉脱硫喷枪的模拟研究

以碱回收锅炉的脱硫喷枪为对象,运用数值模拟的方法研究雾化粒径大小、喷射速度和雾化角度对脱硫效果的影响.结果表明:液滴初始雾化直径对蒸发完全时间和水蒸气分布均有较大影响,粒径为400μm的液滴蒸发完全所需时间是粒径100μm的3.96倍;喷射速度和雾化角度对蒸发完全时间和水蒸气分布的影响程度各有不同,但均远小于雾化粒径的...     

数值模拟技术在湿法脱硫除雾器优化设计上的应用

利用数值模拟技术,通过改变烟气流速、叶片间距、布置级数、液滴直径等参数,对折板式除雾器内多相流流场进行数值模拟计算,分析了各参数对脱水率的影响,提出了提高脱水率的可行性方案。模拟结果与现场实际运行情况基本吻合,表明数值模拟技术可用于湿法脱硫除雾器的优化设计。