利用冷却塔排放烟气的研究与探讨

本研究提出了在我国研究利用冷却塔排放烟气的必要性和可行性 ,介绍了利用冷却塔排放烟气的工艺流程及方法 ,分析了利用冷却塔排放烟气的特点及采用排烟冷却塔需要进一步研究的几个问题。     

非烟气工况下常规烟塔与改造烟塔内部结构的比较

根据流体力学理论,基于Fluent6.3.26计算平台,对常规冷却塔和改造后的排烟冷却塔进行了三维内部流场的模拟。分析非烟气工况下,两塔内部烟道布置对气流的影响,为进一步研究在工况条件下烟气、水蒸气塔内扰流与湿热蒸汽抬升作用提供理论基础。验证了改造烟塔内部烟道布置的优越性,对排烟冷却塔结构优化有一定的指导意义。     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

燃煤发电厂烟塔合一环境影响之二——华能北京热电厂烟塔合一设计环境影响估算

介绍了德国导则规范的污染物扩散模式.该模式为依照德国2002年空气清洁法研制的拉格朗日模式.利用该模式计算了华能北京热电厂烟塔合一设计通过120m冷却塔排放的烟气对地面造成的附加质量浓度.作为对比计算了与120m冷却塔排放量相同情况下通过240m烟囱排放的烟气对地面造成的附加质量浓度.计算结果表明,通过120m冷却塔排放烟气对地面造成的SO₂和PM₁₀附加年均质量浓度和日最大质量浓度总体小于通过240m烟囱排放对地面造成的结果.      

燃煤电厂烟塔合一排烟风洞试验与数值模拟对比分析

近年来,燃煤电厂烟塔合一烟气排烟对近距离环境影响的不确定性,使其在国内的推广过程受到一定限制。准确判断烟塔合一排烟的环境影响,对于我国现有燃煤电厂烟气污染物的排放有着巨大的工程价值和明显的现实意义。利用国家环境保护某重点实验室中风洞试验平台,对燃煤电厂烟塔合一烟气污染物在近距离的扩散和传输行为,进行物理风洞试验以及数值模拟计算,并进行对比分析。结果表明:德国Austal2000模式的浓度预测并不精确;数值风洞也有其差异性,而物理风洞的结果在很大程度上符合现有的理论及国内工程实际。     

烟塔合一技术特点和工程数据

剖析了德国烟塔合一技术特点和工程数据.烟塔合一技术可以提高能源效率,简化烟气系统设计,减少烟囱和GGH换热器,可以合并锅炉引风机和脱硫增压风机,降低电厂建设费用,有利于降低发电成本.更为重要的是,烟塔合一技术可提高脱硫后净烟气的抬升高度,有利于降低污染.      

基于风洞实验的冷却塔空腔区范围影响因素研究

目的基于火电厂采用"烟塔合一"排烟方式时可能由于污染物下洗造成"空腔区"内地面高浓度等问题,分析空腔区范围,以科学设置环境防护距离。方法采用相似理论,将10个"烟塔合一"火电厂及地形按几何比缩小至风洞实验室内,通过测量冷却塔后方湍流度,并对比背景湍流度的方法,分析不同冷却塔形状以及不同下垫面条件下冷却塔空腔区的尺寸。结果空腔区的高度、宽度与冷却塔高宽比存在正相关性,山地地形更有利于湍涡耗散,而使空腔区范围较平坦地形更小,厂区内大型建筑物位置会对冷却塔空腔区的范围产生影响。试验分析得出,冷却塔空腔区范围基本在冷却塔高度的2倍以内,高宽比越大,则空腔区范围越小,地形越复杂,空腔区范围越小。结论火电厂采用"烟塔合一"排烟方式时,建议优先选择高宽比大的塔型,以降低排烟冷却塔对周围环境影响的可能性。     

冷却塔口排烟参数与烟气抬升

用夹卷法和充分混合法分别计算并比较了塔口烟气参数,夹卷法热释放率可以增加到原先的2~4倍,但烟气速度损失可达50%以上;混合法热释放率比夹卷法大许多,但明显高估了速度损失;混合法算出的烟气抬升高度大大高于夹卷法的结果。出塔后烟气和热空气空间上的耦合可以继续增加烟气热释放率,其最小耦合、最大耦合分别对应夹卷法和混合法。冷却塔排烟的下洗条件是存在的,但夹卷法得到的烟气下洗频率可比混合法低1~2个量级。解释了Austal2000使用条件的背景,当Austal2000使用条件不满足时,保守的夹卷法得到的烟气参数可用于一般模式的计算。     

燃煤发电厂烟塔合一环境影响之一——烟气抬升高度的对比计算

介绍了德国导则规范的计算冷却塔排放烟气抬升高度的S/P模式.利用S/P模式做不同大气稳定度条件下不同环境风速的烟气抬升对比计算;确定了同等条件下不同烟气排放速度对烟气抬升高度的影响.作为对比,计算了同样烟气排放量情况下通过烟囱排放烟气的抬升高度.计算结果表明,在弱风状况下从冷却塔排放的烟气由于热力作用其抬升高度比从烟囱排放显著提高.个例计算结果表明,在极不稳定状况下,当风速大于4.5m/s时,冷却塔排放烟气抬升高度低于烟囱排放烟气.      

烟塔合一项目烟气抬升影响因素分析

以德国空气清洁标准(VDI3784标准)所规定的冷却塔排烟抬升高度的计算方法(S/P模式)为基础,分别针对气象参数及源排放参数对烟塔合一项目烟气抬升高度的影响进行比较分析.气象参数中大气稳定度的变化对烟气抬升的平均影响大于环境风速的影响.随着稳定度从强不稳定(A类)到强稳定(F类)变化,烟气抬升高度呈逐渐降低趋势,平均...