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。     

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.      

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.      

数值风洞与物理风洞对烟塔合一排烟的比较研究

热电厂"烟塔合一"排烟技术因其初期投资和运行维护费用少,排烟效果好、SO2落地浓度低等优势,特别是在机场附近的净空限高和对景观环境有特殊要求的地区具有广阔的发展空间。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模型——德国模式在烟塔合一排烟方式的预测上尚存在许多问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最大地面浓度等难以给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排烟方式的大气污染物扩散情况,一种新的大气污染物扩散预测模式——数值风洞模型以及物理风洞实验被用于模拟烟塔合一的环境影响,分析数值风洞模式和物理风洞实验在大气环境预测领域应用的适用性和优缺点。2个预测方法的结果表明:在烟塔合一排烟方式下,大气污染物最大落地浓度随风速增加而增加同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。对2种方法进行比较,物理风洞实验由于受到物质和气象等条件的限制,无法得到精确的预测结果以及无法直观地描述空腔区的产生和变化规律。而数值风洞模拟具有更大的自由度和灵活性,预测出在夏季6 m/s风速下,冷却塔下风向最大落地浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。同时该方法可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。     

“烟塔合一”技术在烧结砖烟气脱硫工程中的应用

本文主要根据某烧结砖厂的实际情况,利用"烟塔合一"技术改造烧结砖瓦厂的烟囱,使其烟气达标排放。系统投入运行后,经现场实地监测发现,处理后SO2能够达到《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996的排放标准。"烟塔合一"脱硫技术具有造价低、占地面积小、而且脱硫效果不比传统工艺差的优势。"烟塔合一"不仅可以用于大型电厂,其它行业的脱硫项目也一样可以选择使用。     

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。     

电站锅炉排烟余热回收的应用与经济性计算

在电厂的锅炉燃烧中,排烟损失是锅炉主要的燃烧热损失。降低排烟温度是减少排烟热损失的主要手段之一,也是目前各个电厂提高锅炉热效率的主要措施。本文针对燃煤锅炉加装复合式相变换热器的应用及其经济性进行了总结和探讨。     

2×300 MW机组烟塔合一方案大气环境影响分析

受机场附近160 m限高制约,辽宁某电厂需采用烟塔合一技术. 运用德国AUSTAL2000模型分析了环境风速、大气稳定度、烟气出口速度、烟气出口温度等参数与烟气抬升高度间的关系,预测了烟塔排放的大气环境影响,并且与烟囱方案的大气环境影响进行了对比分析. 结果表明,各类参数变化均会导致烟气抬升高度发生改变. 环境风速不变,稳定度从A变到F时,抬升高度明显变小,最多可降低84.2%;相同稳定度条件下,环境风速从0.1 m/s增至4.4 m/s时,抬升高度明显变小,最多可降低84.3%;烟气出口速度从2.5 m/s增至8.0 m/s,抬升高度显著增加,最多为2.4倍;烟气出口温度从20 ℃增至50 ℃时,烟气抬升高度显著增加,最多为3.3倍. 综合经济及环保因素,该项目烟塔高度取130 m较适宜. 相比210 m烟囱方案,烟塔方案不仅满足机场限空要求,并且污染物年均及日均最大地面浓度均较低.      

燃煤电厂煤炭等量替代方案编制框架实践分析

煤炭总量控制是目前我国能源结构调整的关键,燃煤电厂煤炭替代则是我国煤炭总量控制与总量替代工作的重点。作为燃煤电厂煤炭替代工作的重要体现形式,对煤炭等量替代方案与要点进行总结与完善很重要。文章从我国对燃煤电厂煤炭消费等量替代的相关法律法规体系出发,分析了我国煤炭消费总量控制分别经过的三个阶段。在此基础上,以国电泰州电厂二期工程2x1 000 MW机组的煤炭等量替代为案例,对燃煤电厂煤炭等量替代落实方案的报告编制中煤炭消耗量、替代标准、替代量、替代方案等多方面进行总结分析与探讨,并突出了燃煤电厂煤炭等量替代方案编制中应重视的系列问题。文章为燃煤电厂及其他工业行业的煤炭等量替代方案编制提供了参考。     

燃煤电厂烟气汞的排放及控制研究

随着环保意识的增强,燃煤电厂汞污染越来越受到人们的关注,对燃煤电厂烟气汞污染的控制也逐渐成为热点。介绍了燃煤电厂烟气中汞的排放形态及特性,分析了燃煤电厂烟气汞形态转化的影响因素,综述了有关燃煤电厂烟气中汞污染控制技术及研究进展,讨论了燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞技术,特别分析了利用现有烟气脱硫设备吸收法脱汞、吸附法脱汞、催化氧化脱汞的技术,并对燃煤电厂烟气脱汞技术的前景进行了展望,提出结合现有烟气净化设备同时脱汞的设想。     

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。     

燃煤电厂低浓度烟尘测试方法探讨

我国大气环境形势严峻,相关国家政策、标准趋严,燃煤电厂烟气"超低排放"势在必行。但我国尚未制订燃煤电厂低浓度烟尘测定的标准方法。重点介绍了国外低浓度烟尘标准测试方法,并通过现场实际测试,对低浓度烟尘测试仪器和方法进行研究,旨在探索一种科学合理的低浓度烟尘测试技术和方法,为我国相应标准测试方法的选取提供一定的参考。     

探讨“烟塔合一”技术在环评中大气环境的防护距离

归纳"烟塔合一"项目评估的共性要求,在分析德国模式不能充分反映特定条件下对近距离保护目标影响的基础上,阐明了环境防护距离设置的必要性,并就目前所采取环境防护距离计算方法及部分项目风洞试验结果进行解析,提出相关建议。     

燃煤机组超低排放改造对汞的脱除效果研究

燃煤烟气中汞污染的控制是目前重要的环保课题之一,燃煤电厂利用现有的脱硝、脱硫、除尘设备去除汞,文章分析燃煤电厂烟气净化设备超低排放改造后汞的排放水平,说明现有废气处理设施超低排放改造,既能有效降低烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度,也有利于汞的去除,燃煤机组超低排放改造后汞的排放浓度远低于现行0.03 mg/m3的限值;通过分析燃煤电厂现有烟气净化设备对汞的协同去除效果和脱除汞的原理,提出了未来燃煤烟气汞污染控制措施的建议.     

燃煤电厂SCR脱硝系统数值模拟研究进展

我国现役燃煤电厂完成超低排放改造后部分出现NO_x排放不达标的现象,为解决燃煤电厂该工程实际难题,对燃煤电厂SCR脱硝系统数值模拟研究现状进行了综述并开展了横向对比研究。结果表明:为进一步提高SCR脱硝系统数值模拟精确度,应采用非均匀的烟气入口边界条件和采用考虑基于灰层抑制的焦炭燃烧模型;导流板改造应加入对导流板厚度与烟道内烟气流动特性关系之间的考虑;喷氨系统及混合器改造是导致改造成本及引风机能耗较高的重要原因,对工程改造与改造后能耗增加的成本和节省催化剂成本间的对比研究是未来研究的热点。基于上述结论,提出了燃煤电厂SCR脱硝系统工程改造的技术路线,以期为工程实际提供理论指导及技术支撑。     

湿法脱硫设置GGH的技术经济分析及对环境影响

火电厂采用湿法烟气脱硫工艺,是否设置GGH,对脱硫工程的投资和经济运行有较大的影响,已引起各方面普遍关注。结合技术、经济及对环境影响等因素分析了火电厂湿法烟气脱硫工艺设置GGH的利与弊。并根据现场的运行经验,给出了相关建议。     

多炉一塔脱硫工艺烟气系统的优化

多炉一塔脱硫工艺的烟气系统通常设置GGH和增压风机,但在工程实践中会出现较多运行问题,如失速、喘振、高能耗等。以某自备电厂3台220t/h燃煤锅炉烟气脱硫工程为例,针对多炉一塔湿法脱硫工艺是否设置GGH和增压风机进行了技术经济分析,并对烟气系统的控制监测方案进行了优化,最终采取了取消GGH、改造引风机、优化烟气系统控制监测的设计方案。可为小型燃煤电厂多炉一塔脱硫工艺提供参考。     

燃煤电厂机组负荷变化与SCR系统参数的相关性分析

燃煤电厂机组负荷的变化与选择性催化还原（SCR）系统的各类参数（温度、含氧量、NO_x、SO₂/SO₃转化率）联系紧密,各参数数值直接影响机组的运行。针对3组燃煤电厂的5种工况（30%、50%、70%、80%、100%）的现场实测数据,采用相关分析法,对各类参数进行相关性分析。结果表明:与机组负荷呈正相关的参数为烟气温度和SO₂/SO₃转化率;呈负相关的参数为烟气含氧量和SCR出口NO_x浓度,但与SCR入口处NO_x浓度没有显著相关性。该结果可为避免锅炉在中低负荷下出现NO_x超标现象提供参考。