2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发数值模拟

针对某2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发过程进行了CFD数值模拟,分析了蒸发过程中烟道内的气液分布和变化规律,喷嘴参数对蒸发性能的影响,以及蒸发过程随着负荷降低的变化规律。结果表明:液滴颗粒可在烟道内完全蒸发;粒径从40 μm增加到80 μm时,液滴蒸发时间从0.26 s增加到0.62 s,蒸发距离从6.15 m增加到13.41 m;蒸发时间和蒸发距离与液滴粒径近似呈线性关系;蒸发时间随着喷射角度的增加而减小;喷射角度为90°时,蒸发距离最短;喷射角度为120°时,蒸发距离最大;3种喷射方向中,逆流喷射方式蒸发时间最长,但蒸发距离最短;负荷降低,蒸发时间增加;负荷由75%降低至50%时,蒸发距离有显著提升。     

燃煤电厂烟气环境下脱硫废水液滴蒸发特性的研究

通过理论分析和数学模型研究了烟道喷雾蒸发技术脱硫废水液滴在烟气环境中的运动、受热和蒸发过程中的传热传质特性,考察了烟气速度、温度和液滴粒径等对液滴蒸发特性的影响规律。结果表明:烟气速度越大,液滴初速度对液滴运动速度的影响越小;气液初始相对速度越大,液滴完全蒸发时间越短;烟气温度是影响废水蒸发时间的关键参数,在不影响锅炉效率的前提下适当提高锅炉尾部烟气温度有利于喷雾蒸发技术的实现。在本文研究的烟气环境和液滴条件下,液滴无量纲完全蒸发时间与烟气温度呈指数递减关系。     

受限空间小型急冷塔内喷雾蒸发的数值模拟

针对受限空间内小型急冷塔冷却水蒸发过程,运用计算流体力学(CFD)进行数值模拟,基于涡壳进气型急冷塔研究了喷嘴雾化粒径、喷射速度、喷射角度等喷嘴运行参数对急冷塔内蒸发过程的影响机制。结果表明:随着液滴粒径的增大,液滴蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均随之显著上升,粒径由40 μm增大至80 μm时蒸发时间增加了293%;当液滴喷射速度增加时,液滴的蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均有所下降,但增大至一定程度后其影响作用减弱;随着液滴喷射角度的增大,液滴蒸发时间及轴向蒸发距离减小,而径向蒸发距离无显著变化。因此,在急冷塔尺寸受限时选用70 μm以下的小雾化粒径喷嘴能够直接有效提升急冷塔的运行安全性。同时,与均匀进气型急冷塔相比,采用涡壳进气型急冷塔以及喷嘴成切圆布置方式能够在急冷塔上部形成湍流强化区域,喷嘴雾化粒径为80 μm时,轴向安全裕度可提升7%。该模拟结果可为小型化急冷塔的工程应用提供优化设计方案与运行指导参考。     

新型脱硫废水雾化喷嘴流场特性的数值研究

为有效提高烟气处理脱硫废水的雾化效果,减少雾化液滴在烟道中蒸发时间,本研究建立了新型的脱硫废水雾化喷嘴数值计算模型,根据连续介质理论和气液两相的相互作用,对雾化喷嘴内部的气液两相流流动特性和雾化特性进行了数值研究。研究结果表明:数值模拟结果可以较好地反映喷嘴的工作性能特性,本雾化喷嘴可以较大范围的适应脱硫废水变化量的要求同时保证稳定的喷嘴出口液滴雾化要求,建议风道风速在最佳组合状态下,脱硫废水进口速度选取为6 m/s,为进一步提高喷嘴的工作性能打下基础。     

基于旁路烟道蒸发的脱硫废水零排放技术在火电厂的应用

在河南焦作某电厂2×350 MW机组脱硫废水烟气余热蒸发零排放工程的运行基础上,进行工艺的优化与改进,创造性地引入旁路烟道蒸发系统:在SCR脱硝装置后、空气预热器前引出少量高温烟气(烟温在330~350℃)至旁路烟道系统;旁路烟道出、入口通过电动隔离挡板实现与主体烟道的隔离;旁路烟道入口加设电动调节挡板以调节烟气的流量、流速;旁路烟道内设置高效双流体雾化喷嘴,雾化液滴与引入的高温烟气进行迅速传质、传热,实现液滴的高效蒸发;旁路烟道出口连接在空气预热器后、除尘器前的烟道上,蒸发后的结晶物随烟气在除尘系统得到去除,水蒸气在脱硫塔被冷凝后间接补充脱硫工艺用水,最终实现了脱硫废水零排放,且对电厂原有系统影响较小。     

脱硫废水烟道蒸发工艺影响因素实验研究

燃煤电厂湿法烟气脱硫后所产生的废水可采用烟道喷雾蒸发的方式进行处理以达到电厂废水零排放的目的。为获取脱硫废水喷雾蒸发处理工艺的最佳蒸发条件,重点研究了该过程中烟气温度、烟气流速、废水流量与废水初始温度、双流体喷嘴中压缩空气与废水混合的气液比等因素对脱硫废水蒸发性能的影响,实验结果表明:烟气温度升高有利于提高废水蒸发率,为实现烟道快速蒸发,将烟温控制在180℃左右为宜;同时,烟气流量越大则废水蒸发量越大;压缩空气量与脱硫废水量的气液比越大越有利于废水雾化蒸发,其中压缩空气的压强对雾化效果有着重要的影响;废水流量增大到某临界值后若继续增大则不利于废水蒸发;而废水初始温度对废水蒸发量的影响不大。该实验研究为该技术的工业化应用提供了基础数据。     

复合喷动塔内蒸发特性的数值模拟与实验研究

分析了描述喷动塔内气液流动、雾化、蒸发、碰壁的数学模型,运用上述模型模拟脱硫塔内蒸发特性,得到了入口介质条件对塔内蒸发特性及液相水含量的影响,通过与实验值比较验证了模型的可靠性。模拟结果表明:液滴蒸发强度呈现先升高后降低趋势,在距离喷嘴300 mm处达到最大值;在一、二级塔体交界处,由于受多级喷动结构影响,液滴蒸发速率明显升高;液滴截面质量流率沿塔体轴向逐渐降低,在1 500 m处基本蒸发完毕;蒸发强度与喷嘴雾化压力呈非单调关系,烟气温度和含湿量对一级塔内液态水含量有3倍~5倍的影响;数值模拟结果与实验值基本一致,可以作为研究塔内液滴蒸发特性的有效工具。     

烟道蒸发脱硫废水零排放的优化应用研究

烟道蒸发脱硫废水是目前应用较广泛的脱硫废水零排放工艺。以嘉兴新嘉爱斯热电厂的烟道蒸发脱硫废水零排放工程项目为依托,从三方面对传统烟道蒸发工艺进行了优化研究:设置浓缩系统,进行低尘蒸发浓缩优化,将低尘热烟气作为热源大大降低了系统结垢、堵塞等风险,气水分道减轻了除尘器的湿度影响;模拟喷射区优化设备选型对喷射系统优化;设置自清洗过滤系统,增强了系统的可靠性和稳定性。通过对比分析了原水和浓水的品质、有无废水投运的除尘器灰的品质。结果表明:脱硫废水零排放优化工艺对除尘器入口的温降仅3～5℃,湿度增加0.25%;脱硫塔入口的温降为5～10℃,湿度增加1%;投加的废水导致了灰分中氯化物、氨氮、氧化钙等物质含量的增多,但不影响灰分二次回收利用的品质要求,废水工艺对原除尘脱硫系统的影响很小;经核算系统运行费用,每吨废水处理费用仅12.8元,价格优于常规的烟道蒸发工艺。该研究结果可为脱硫废水零排放工艺优化提供借鉴。     

基于气-液传质氨法脱硫喷淋吸收CFD仿真模拟

结合氨法脱硫SO₂吸收传质的研究,通过耦合氨法脱硫液滴中多组分化学反应、液滴与气相间传质(双膜理论)、液滴蒸发相变等多个过程,采用CFD二次开发技术研究开发了可预测脱硫效果的CFD计算方法,利用基于该方法建立的三维氨法脱硫仿真模型模拟脱硫塔内的流场及烟气流速、pH值、液气比、雾化粒径、初始SO₂浓度对脱硫效果的影响,研究结果表明,模拟结果与实验数据有着相同的变化趋势且二者之间的相对误差小于±20%.同时,通过计算pH值和浆液粒径等关键参数对脱硫塔内竖直中心线上NH₃和SO₂浓度分布规律的影响,明确通过合理控制浆液pH值与浆液粒径来提高脱硫效率以及减少NH₃逃逸.实验和数值模拟结果表明,氨法脱硫系统控制烟气流速为2～3m/s、浆液pH值为5～6,液气比2.5～3.5L/m³,雾化液滴粒径为0.8～1mm较为合适.     

烟气条件对直流电晕自由基簇射NO氧化过程的影响

运用以湿空气为自由基源物质的直流电晕自由基簇射系统,研究了烟气在反应器内的滞留时间、烟气流速和NO浓度对NO氧化过程的影响.结果表明:烟气流速的增加会抑制电晕放电的发展,而烟气中NO浓度的增加则使放电变得更加容易.NO的氧化受烟气在反应器内滞留时间的影响较小,而它受烟气流速的影响较大.在2W的输入功率下,当烟气在反应器内的滞留时间从8.5s增加到34.2s时,NO的氧化率只从54.5 %提高到57.6 %.而在1.7W·h/m³的能量密度下,当烟气流速从1.4cm/s增加到6.3cm/s时,NO的氧化率从60.0%减少到38.6%,能量利用率也从20.8g/(kW·h)下降到了13.3g/(kW·h).在湿空气流量一定的情况下,NO初始浓度存在一个最佳值,本实验中最佳的NO浓度为100×10^-6左右.     

脉冲电晕放电下焦化废水脱硫的研究

在脉冲电晕放电条件下用武汉钢铁厂的炼焦废水进行了烟气脱硫实验.研究表明,焦化废水具有良好的脱硫能力,在实验温度范围内,其脱硫能力随烟气温度升高而增加.在烟气流量428m³/h,烟气温度65℃, 废水流量107L/h时,脱硫率为85%;引入脉冲电晕进一步提高了脱硫率,在电压52kV时脱硫率提高到90%.在脱除烟气中SO₂的同时,脉冲电晕放电使焦化废水中的油和酚的含量分别降低了39.26%和68.75%,并使99.98%的氰化物被除去,这对解决焦化废水生化处理中好氧微生物失活问题有重要意义.     

脱硫废水添加对煤燃烧时汞析出特性的影响

为探究含氯脱硫废水溶液添加对煤燃烧时汞析出特性的影响,分别利用沉降炉和管式炉实验装置进行了3种煤在1200℃下的燃烧实验。实验时通过改变模拟脱硫废水溶液的添加量来控制燃煤中氯的质量分数分别为0.00%、0.02%、0.04%和0.06%。分析煤燃烧后烟气中汞浓度、吸收液、飞灰和煤灰中汞含量的变化情况发现:随着加氯量的增加,烟气中Hg0浓度逐渐降低,Hg2+浓度则逐渐升高,但对Hgt（气态总汞）浓度的提升效果相对较差。当加氯量为0.06%时,煤种B在沉降炉中燃烧后烟气中Hg0浓度下降约2.3 μg/m3,而Hg2+浓度提高约2.6 μg/m3,但Hgt浓度仅提高了0.3 μg/m3。氯的添加也会使飞灰中汞含量增加,煤灰中汞含量降低。通过综合对比分析沉降炉和管式炉实验结果发现:无论是否添加氯,煤在沉降炉中燃烧后烟气中Hg0比例均小于管式炉实验结果。当煤种B加氯量为0.06%时,在沉降炉和管式炉中燃烧后烟气中Hg0含量占比分别为50.6%和67.8%。此外,还发现3种煤粉在管式炉中加氯燃烧后汞的析出率提高趋势均较沉降炉明显。故含氯脱硫废水溶液的添加可以改变煤燃烧时汞的析出特性,且有利于促进烟气中Hg0的氧化,对燃煤烟气脱汞具有重要作用。     

新OG系统旋流脱水器气液分离特性数值研究

根据旋流脱水器的内部流动特性,基于欧拉-拉格朗日方法,对旋流脱水器内部气液两相流动进行了数值计算和分析,研究了液滴直径、进口质量含气率和湍流扩散效应对流场分布、脱水效率、出口质量含气率和出口液滴粒度分布的影响.结果表明：当质量流量一定时,旋流脱水器进出口压降随着进口质量含气率的增加而显著提高.对于单一直径的液滴,在不考虑湍流扩散效应的情况下,脱水效率随进口质量含气率的增加而增加.当考虑湍流扩散效应时,对于直径较小的液滴（0.1~1μm）,这种规律刚好是相反的,连续相速度的增加提升了湍流扩散速度,使湍流运动更加紊乱,但脱水效率高于不考虑湍流扩散效应时的计算结果.在混合粒径条件下,随着进口质量含气率的增加,脱水效率和出口质量含气率增加,计算表明湍流扩散效应有利于混合直径液滴的分离.随着进口质量含气率的增加,液滴质量分数的峰值逐渐向小粒径方向移动,粒径分布范围逐渐减小.     

降膜式湿壁塔氨法烟气脱硫实验研究

氨法烟气脱硫工艺是一种资源回收型技术,符合国家节能减排、可持续发展政策,能够实现经济循环发展.通过建立烟气脱硫装置,参照脱硫工艺运行参数,采用氨水作为吸收剂,在降膜式湿壁塔中对氨法烟气脱硫过程进行实验研究.考察了吸收液进塔pH值、液气比、烟气流速、烟气进口SO2浓度、烟气温度对脱硫率的影响,并从理论上分析运行参数对脱硫...     

高浓度有机废水脱除燃煤烟气NOx的试验研究

为研发经济、高效的有机废物与烟气NO_x协同控制技术,分别采用丙烯酸钠、工业酒精和萘磺酸钠高浓度有机废水替代氨水、尿素等常用脱硝剂,在热态燃煤试验炉上,研究了T(烟气温度)、φ(O₂)、停留时间和废水与烟气混合方式等参数对烟气脱硝的影响. 结果表明:在烟气温度为1 190 K时,丙烯酸钠、酒精和萘磺酸钠高浓度有机废水的脱硝效率分别为12.7%、14.2%和9.1%;烟气温度为1 360 K时,三者的脱硝效率分别达到37.6%、39.8%和35.9%;烟气温度高于 1360 K后,脱硝效率下降. φ(O₂)从4.1%增至5.2%时,脱硝效率降低了约21.5%、13.1%和15.7%;而φ(O₂)升至6.8%时,脱硝效率降至11.2%~13.6%. 丙烯酸钠废水喷射入温度分别为1 185和1 303 K的烟气时,逆向喷入比正向喷入的脱硝效率分别提高30.4%和19.3%;停留时间从0.67 s升至0.82 s时,3类废水脱硝效率分别提高16.0%、18.8%和16.6%.      

蓬莱19-3原油水下溢油的模拟实验

把握水下溢油时油滴粒径的分布规律是研究溢油行为和归宿的前提,也是水下溢油事故有效应急处置的重要依据。本研究采用自制的1 m×1 m×2 m（长×宽×高）的水下溢油模拟实验装置开展蓬莱19-3原油的水下溢油模拟实验,以油滴体积分布和油滴体积中值粒径为考察指标,评估了水下溢油喷口直径和喷射速度对油滴破碎形成的油滴粒径分布的影响。结果表明,不同粒径油滴体积分布总体上表现为低于100 μm和高于700 μm的油滴粒径体积占比较小,油滴粒径分布主要集中在100 μm~700 μm之间,体积比最高点位置根据喷射条件的不同而有所偏移。喷口直径保持不变时,随着喷射速度增大,小粒径油滴所占体积逐渐增大,大粒径油滴体积比减小。油滴体积中值粒径随喷射速度的增加而减小,相对体积中值粒径与喷射流量经对数变换后呈线性相关关系。本研究结果可为水下溢油行为轨迹的预测提供重要依据。