超临界2×350 MW机组四塔合一工程技术经济分析与数值模拟

四塔合一式间接空冷系统是将脱硫吸收塔、湿式电除尘器和低位排烟塔集中布置在间接空冷塔内,具有节水、节能和降低占地面积的优势。但目前国内该技术工程应用较少,且主要应用于600 MW及以上超超临界机组。本文针对超临界2×350 MW机组,比较四塔合一布置方案中湿式电除尘器的塔上式和塔外式2种布置方案,确定塔内布置方式的技术可行性以及经济性;通过数值模拟计算分析,揭示了不同环境风速下空冷塔内流场规律,研究了空冷塔散热性能、烟气扩散及可能的空冷塔内壁腐蚀等问题。结果表明:该机组采用四塔合一在技术上是可行的,湿式电除尘器塔上式布置比塔外式布置更经济;环境风对空冷塔内外流场有较大的影响,不利于空冷塔的散热;不同环境风速下空冷塔内外烟气流场分布相似,风速较大时烟气有可能会在塔出口附近与塔体接触,需要做好预防措施。     

1000 MW间接空冷机组 "烟塔合一"方案数值模拟分析

在大容量燃煤电厂建设中,"烟塔合一"方案由于具有良好的经济性优势而得以推广应用,但烟气处理设施布置于间接空冷塔内将影响间接空冷塔的冷却效果.本文以某2×1000 MW间接空冷机组工程为依托,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法对比分析了间接空冷塔内有、无烟气处理设施情况下间接空冷塔的运行特性,并对"烟塔合一"方案与常规方案进行了经济性对比.结果表明,与常规方案相比,"烟塔合一"方案由于塔内布置了烟气处理设施、烟道进塔减少了散热器面积,导致间接空冷塔冷却效果降低,出塔水温升高;经济性比较表明,"烟塔合一"方案初投资降低、运行费用升高,整体具有经济性优势.     

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.     

凝结洗涤塔脱除燃煤超细颗粒实验研究

对洗涤塔内相变促进燃煤细颗粒凝结长大与脱除进行了实验研究。通过在洗涤塔入口和洗涤塔内注入适量蒸汽,使其在塔内不同区域形成细颗粒凝结长大所需的过饱和环境。探讨了2种情况下,不同操作参数对燃煤超细颗粒脱除效率的影响规律。结果表明2种蒸汽添加方式均可显著促进燃煤超细颗粒的脱除,蒸汽添加量为0.03 kg/m3时,颗粒数浓度脱除效率分别提高了50%和60%;对于塔前添加蒸汽,气液温差的提高有利于细颗粒的脱除,而塔内添加蒸汽则正好相反;此外,对于气液温差较大的情况,增大液气比可有效提高脱除效率;燃煤细颗粒的脱除效率随烟气在塔内停留时间的增加而提高,特别是塔内添加蒸汽的情况,当停留时间为1.5 s时,塔前和塔内添加蒸汽脱除效率可分别达到60%和65%以上,而未添加蒸汽时脱除效率几乎不受停留时间的影响。     

应用蒸汽相变协同脱除细颗粒和湿法脱硫的实验研究

在湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)系统中进行了利用蒸汽相变原理协同脱除细颗粒的试验研究：通过添加蒸汽建立旋流板脱硫塔内蒸汽相变所需的过饱和水汽环境,利用过饱和水汽,以细颗粒为凝结核发生相变,促进细颗粒凝结长大并由脱硫液、除雾器高效脱除;研究采用Ca(OH)2、NaOH、Na2CO3、NH3·H2O等4种不同脱硫剂时,WFGD系统对细颗粒的脱除性能,并考察了脱硫剂种类、液气比、蒸汽添加量等对细颗粒脱除效果的影响。结果表明,采用NaOH、Na2CO3作为脱硫剂对细颗粒的脱除效果明显优于Ca(OH)2和NH3·H2O;在脱硫塔进口烟气、塔内脱硫液进口上方添加蒸汽,建立过饱和水汽环境,可使细颗粒脱除效率显著增加;液气比的影响与脱硫塔内是否存在蒸汽相变有关。     

H型翅片椭圆管束传热及阻力特性的试验研究

对椭圆H型翅片管的传热及阻力特性进行含尘烟气条件下的热态试验研究,得到工业应用条件下的椭圆H型翅片管换热管传热及流动特性变化规律,给出了管外换热试验关联式及阻力试验关联式,并通过洁净管及稳定积灰工况的比较,得出试验元件的积灰变化规律,同时针对不同的翅片管布置方式进行分析,认为顺列布置条件下,积灰对于其传热特性及阻力特性的影响均小于错列布置,最高可达50%。     

脱硫塔气固两相流场优化的数值模拟研究

循环流化床脱硫塔是一种用于锅炉尾部烟气的干法脱硫技术。由于实际脱硫塔尺寸庞大,给实验研究带来困难且成本很高,该文采用数值模拟的方法对多种方案进行比较,能够便利、深入地对塔内流场进行研究。并根据拟建的循环流化床脱硫塔实际结构和运行参数,通过数值模拟方法对塔内气固两相流场进行了模拟,发现和揭示了塔内流场所存在的不均匀性。为将塔内流场调节均匀,在所建立的数值模拟平台上对大量设想的调节方案进行了尝试、比较和筛选。最终结果表明,通过改变文丘里管直径、加装直导流板或弯曲导流板均可以将流场调节均匀,达到理想状态。     

三乙烯四胺合钴溶液同时脱硫脱硝的实验研究

采用三乙烯四胺合钴溶液作为吸收液,在填料塔内对模拟烟气进行了湿法同时脱硫脱硝的实验研究。主要考察不同吸收液浓度、温度、pH值和SO2浓度对NO脱除效率的影响。研究结果表明:三乙烯四胺合钴溶液的浓度越高,NO的脱除率越高;温度对NO的脱除有较大影响,最佳反应温度为50℃;填料塔内吸收液的最佳pH值为9.4;SO2的进口浓度越大,NO的脱除率越低。     

V型交替扰流肋对流动与换热的数值模拟研究

采用结构化六面体网格和k-ε湍流模型求解三维N-S方程,对直冷却通道内部设置不同导流角度的V型交替扰流肋片的流动特性与换热特性进行数值模拟研究。分析了不同肋的导流角度对肋间壁面换热和流动的影响,并对导流角度进行全局寻优。结果表明,带肋直冷却通道的整体换热效果和综合冷却效率,分别与导流角呈近似的函数关系,导流角为58.45°时的通道整体换热效果最好,导流角为30°的通道综合冷却效率最佳。此外,交替肋片中大肋片下游肋间壁面的换热效果要比小肋片下游的好,其中前者产生的流体涡动比后者产生的大,影响了换热效果。     

烟气湿法脱硫喷淋塔导流板优化

针对湿法脱硫塔烟气偏流问题,采用加入导流板的方式组织烟气流动,提高液气比分布均匀性。本文基于欧拉-拉格朗日模型描述塔内气液两相流动过程,采用双膜理论对SO_2吸收过程进行简化分析,建立传质模型;建立导流板式喷淋塔内多相流动与传质过程的数值计算模型;并以某660 MW燃煤机组湿法脱硫系统为研究对象,设计4种不同结构的导流板。结果表明,与原喷淋塔相比,加入4块导流板时脱硫性能提升较为明显,脱硫效率由82.2%提升至87.1%,且系统阻力基本不变。     

一种新型进风导流装置在冷却塔中应用的数值研究

针对自然通风湿式冷却塔中心区域换热效率低的问题,提出了在雨区加装进风导流管的改进方案,并对其布置形式进行优化设计计算。以冷却塔相关理论为基础,在Fluent数值计算软件的框架下,建立了火电机组湿式冷却塔的传热传质模型,采用离散相模型分析了循环冷却水的流动与热力特性,模拟了冷却塔内部气水流场及其换热过程,重点计算了横向风对冷却塔性能的影响及中心区域换热效果差的问题。计算结果表明,采用新型进风导流装置后,冷却塔出塔水温可降低0.6℃。     

四塔合一式间接空冷塔传热性能的数值研究

四塔合一式冷却塔是将脱硫吸收塔、湿式除尘器和烟囱布置在塔内的大型冷却塔。以河北电力勘测设计院承建的某2×660 MW电厂四塔合一式冷却塔为模型,通过CFD模拟,得到了冷却塔换热的温度场和空气流场,分析了脱硫除尘设备、自然风风速和烟囱排烟对冷却塔通风换热的影响。计算结果表明:无风时,塔内布置脱硫除尘设备对冷却塔通风量的影响小于0.5%;烟囱排烟对冷却塔通风量的影响非常小;风速较大时烟气接触冷却塔的壳体,须做好塔体内外的防腐措施;有风时,脱硫除尘设备可以增大冷却塔的通风量,随风速变大,通风量增大幅度最高为11.4%。结论可为这种复合式冷却塔的设计和优化提供参考。     

三峡左岸龙泉换流站接地极导流系统设计

直流接地极是直流输电系统中的一个重要组成部分,导流系统的安全运行对接地极的安全运行起着至关重要的作用,导流系统的设计核心是为获得比较均匀的电流分布特性。三峡左岸龙泉换流站接地极导流系统设计拟订2 种方案:方案1 是利用终端塔兼作引流塔,可节省1 基塔,引流线也较短,但引流线与馈电环不对称,阻抗差别大;方案2 是终端塔导线接入中心塔后,由中心塔用架空线接入各分支引流塔,然后利用电缆连接馈电棒导流,这种导流方式整个引流线布局比较对称,阻抗比较均衡。龙泉换流站采用的是后者。     

不同喷淋层布置的脱硫塔流场优化数值模拟

采用数值模拟的方法,对某电厂300 MW机组脱硫塔喷淋层的多种预布置方案进行了流场模拟,发现并展示了脱硫塔内部流场的不均匀性。为将塔内流场调节均匀,在所建立的数值模拟模型上对几种设想的喷淋层布置方案进行了尝试、比较和筛选。最终结果表明,通过增加一层喷淋层,改装壁面附近的喷嘴加大局部喷淋量,可以很好的将流场调节均匀,并避免了烟气沿脱硫塔壁面的逃逸现象,从而能够进一步提高脱硫塔的脱硫效率,达到较为理想的脱硫效果。     

集成内循环双速流化床脱硫塔内气固两相流动的试验研究

提出了集成内循环双速流化床脱硫塔的工艺,利用激光多普勒粒子动态分析仪(PDA)对塔内的气固两相轴向速度、切向速度和颗粒浓度进行测量。对塔内的气固流动特性以及旋流结构和槽形分离器对内循环的贡献进行研究,为优化脱硫塔工艺设计提供依据。     

填料塔中氨水脱除模拟烟气中CO2的实验研究

为缩减燃煤电厂 CO2的排放量,利用氨水在填料塔内喷淋吸收模拟烟气中的 CO2,完成了对 CO2连续脱除的实验研究。分别研究氨水浓度、CO2体积浓度、模拟烟气温度、吸收液pH值、进气口气体流量等因素对CO2脱除效率的影响。实验结果表明： CO2脱除效率随氨水浓度的增大而增大;随 CO2体积浓度的增大而减小;随吸收液pH的减小,CO2脱除效率不断降低;当模拟烟气温度从35~40℃时CO2脱除率逐渐升高,从40~45℃反而降低;进气口气体流量越大,CO2脱除效率越低。与喷淋塔相比,填料塔更能提高脱除效率。     

基于蒙特卡罗法的脱硫塔内气固流动数值模拟

用欧拉法处理气相场的同时用基于拉格朗日法的直接数值模拟蒙特卡罗(direct simulation Monte Carlo,DSMC)法处理离散颗粒场,对循环流化床烟气脱硫塔内气固两相流动特性及其优化进行了数值模拟。基于非结构网格进行数值求解,采用四向耦合方法严格地考虑颗粒-流体、颗粒-颗粒、颗粒-器壁间相互作用,并应用高效的非结构网格搜索法,实现气固相间一一映射的耦合作用与反馈。获得了加装导流板组前后,脱硫塔内气固流动特征、轴向速度分布以及固相颗粒浓度分布,同时对影响颗粒停留时间及颗粒碰撞率的关键因素进行了分析。结果证实了调节脱硫塔内多相流动的必要性与有效性;调节后,塔内两相流动及其分布呈理想对称状态,塔内空间得到了充分利用,各粒径档颗粒停留时间比较一致;颗粒停留时间与气相场分布及颗粒物性密切相关;调节后,床内颗粒碰撞率明显低于调节前。     

湿式静电除尘系统流场数值模拟与优化

为优化某330MW机组燃煤锅炉烟气湿式静电除尘系统的流场,设计了5种导流装置布置方案,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,研究不同方案下收尘模块进口截面烟气流场的分布特性。结果表明:整流格栅具有减小流线夹角实现烟气整流的作用;调节多孔板的开孔率,可以改善电场流量的分配特性;在进口喇叭中间位置设置多孔板、在装置本体顶端设置整流格栅及在整流格栅上部铺设多孔板为最佳导流布置方案,采用此方案收尘模块进口烟气流场气流均布系数为0.138,明显低于设计要求(0.25)。     

空冷塔内及散热器表面风速风温分布规律的试验研究

通过对带表面式凝汽器的太原二电厂间接空冷系统的试验研究，得到了不同气象与负荷条件下的空冷塔内速风温沿塔半径及在散热器表面上的分布特性。另外，文中还对塔风风速风温分布的不均匀性对空冷塔的运行和冬季防冻的影响进行了了讨论，提供了实际工程中采用变片排列密度的措施。