湿式烟气脱硫喷淋塔内部流场数值模拟研究

以300MW机组湿法烟气脱硫喷淋塔为研究对象,利用计算流体力学通用软件对其内部两相流场进行模拟。气相湍流由标准k 模型描述,喷淋液滴由拉格朗日颗粒轨道模型描述。预测了无喷淋和有喷淋2种条件下的气相湍流流场分布、沿塔高方向不同截面上的气速分布以及喷淋液滴的轨迹。模拟结果表明,引入喷淋液后,出口截面气速分布明显均匀化,其最大值由无喷淋时的12m/s降至6m/s。该最大值出现在靠近塔壁处,是由塔壁附近喷淋密度较低造成的,可通过改进周边喷嘴的布置方式及喷嘴型式进行优化。     

利用数值模拟方法分析静电-旋流耦合除雾器的分离性能

化工、冶金、电镀、纺织、机械制造和建材等行业均存在不同程度水雾、酸雾或油雾等污染.因此,除雾是一个必不可少的过程.为克服旋流除雾器对5 μm粒径以下颗粒去除效率低的问题,提升分离效率,将离心分离和静电分离有机结合,耦合静电除雾器与旋流除雾器形成直径为100mm的静电-旋流除雾器.利用Fluent流体仿真软件对静电-旋流...     

旁通式烟气循环流化床脱硫特性的数值模拟

应用标准k-ε模型、DPM模型和物质输运与化学反应模型模拟烟气循环流化床脱硫的两相流动及化学反应,模拟结果和实验数据符合较好。提出了一种旁通式烟气循环流化床,并进一步研究了钙硫比和脱硫剂粒径对旁通脱硫塔脱硫效率的影响。结果表明,脱硫剂颗粒粒径从15μm增大到300μm时,旁通式脱硫塔的脱硫效率略有降低但变化不大;当钙硫摩尔比从0.8增大到1.3时,脱硫效率随之有明显的增加,当钙硫比大于1.3时,脱硫效率随钙硫比的增大略有增加。     

农林生物质锅炉烟气排放特性及其SNCR脱硝效果的数值模拟

以河北省典型生物质发电厂生物质锅炉为研究对象,在对其农林生物质燃料组成进行分析的基础上,借助FLUENT软件对生物质锅炉烟气排放特性及SNCR脱硝性能进行数值模拟。结果表明,与单一生物质相比,小麦秸秆、果木枝、树皮3种生物质按照0.3∶0.4∶0.3配比构成的农林混合燃料具有更低的N含量 (0.39%) 。不同生物质燃料燃烧排放的烟气中NO平均质量浓度由高到低依次为小麦秸秆 (503.6 mg∙m^-3) >果木枝>树皮>混合燃料 (369.2 mg∙m⁻³) ;排放的SO₂平均质量浓度由高到低依次为小麦秸秆>混合燃料>树皮>果木枝;CO：树皮>小麦秸秆>混合燃料>果木枝;排放的CO₂平均质量浓度由高到低依次为混合燃料>果木枝>树皮>小麦秸秆。SNCR脱硝数值模拟得出,将还原剂 (尿素) 喷嘴高度设置在8~11 m、喷嘴数量为10个、反应温度约为900 K、氨氮比为1.5时,SNCR脱硝率最高 (78.7%) 、NO排放浓度最低 (78.7 mg∙m⁻³) 。本研究结果表明,混配的农林生物质燃料具有更好的燃烧性能,经燃烧产生的NO质量浓度最低,这说明在满足SNCR最佳工艺运行参数条件下,NO更易实现低排放要求。     

烟气脱硫卧式喷淋塔的数值模拟

卧式喷淋塔是北京科技大学环境中心研发的新型湿法烟气脱硫工艺,在一定程度上克服了立式喷淋塔的缺点,做到了高效率、低压损、低成本、易检修。但在工程实例中仍存在一些问题。为了研究不同喷淋布置方式对卧式喷淋塔的影响,构建了卧式喷淋塔的稳态三维的多相CFD模型三维,并使用Fluent软件进行模拟。连续相湍流模型采用了标准k-ε双方程模型,液滴离散相模型采用了Eulerian-Lagrangian模型。结果表明,喷淋布置方式的喷雾锥角为110°,安装高度控制在距顶面0.8 m,喷射方向与竖直方向成45°时,能显著减小压力损失、延长烟气停留时间、增强气液接触效率,最终提高脱硫效率,降低功率能耗。研究结果可为实验设计、工程应用提供指导。     

球柱形旋风除尘器分离性能数值模拟与实验

针对传统柱锥形旋风除尘器存在细颗粒分离效率低的问题,提出了一种新型球柱形旋风除尘器。采用数值模拟和实验研究手段,分析了柱段高度对球柱形旋风除尘器分离特性的影响。模拟结果表明：当球柱形旋风除尘器柱段高度不为零时,随着柱段高度的增加,静压力逐渐变小;球柱形旋风除尘器内流体的切向速度均呈“M”型分布;流体轴向速度随着半径的减小,其绝对值先增大后减小,在中心轴线处又开始增大;流体径向速度均关于中心轴线对称。实验结果表明,当球柱形旋风除尘器柱段高度为150 mm时,总分离效率最高,可达到92.01%。研究结果可为旋风除尘器中细小颗粒分离应用提供指导,对提高5 μm以下颗粒分离效率具有重要意义。     

工业烟气净化系统的风量平衡调节及数值模拟应用研究

为了对某钢铁集团烧结机尾气净化系统的风量平衡进行调节,提出了利用Fluent仿真软件对通风管道内部流场进行数值模拟,在主管和部分支管上设置节流管、调节管径的改进措施。风量模拟结果表明,通风管道的原风量存在严重的不平衡性,吸尘点的风量不平衡率高达75.0%,在部分管道增加节流管可以有效调整管道的风量不平衡性,调整后吸尘点风量的不平衡率为18.8%;对于压力损失较大、风量偏小的管道,可通过管径调节使其风量基本达到设计要求;Fluent仿真软件的风量模拟值与现场实测值有较高的吻合性,数值模拟方法可以为工业烟气净化系统的改造提供参考依据。不仅能够为前期工程设计提供帮助,大大节省工程调试费用,缩短工期,并有助于风量不平衡管道的调节和改造。     

载气含氧量及污染物浓度对土壤石油烃热脱附效率的影响

石油烃(TPHs)在土壤中难以降解,并具有生物毒性,异位热脱附(ESTD)在修复石油烃污染土壤方面极具应用潜力。采用实验室模拟异位热脱附装置,研究了热脱附载气含氧量及土壤石油烃污染浓度对可萃取石油烃(EPHs)中柴油段(DRO)和重油段(ORO)的5种组分去除率的影响。结果表明：在初始浓度为5 000~20 000 mg·kg⁻¹时,在20 min内的脱附率均不超过50%;当初始浓度增加到40 000 mg·kg⁻¹、脱附时间为20 min时脱附率可以达到68.2%。热脱附时间为50 min时,40 000 mg·kg⁻¹污染土壤的残余浓度为407.1 mg·kg⁻¹。DOR组分相同时间的脱附率随污染浓度的升高而升高,ORO组分在50 min之内不能完全脱附,脱附率随着污染物浓度上升会出现先增大后减小的趋势。在250 ℃时,DRO中3个组分的去除率均随着气氛含氧量的增加而呈现明显的增长趋势。在400 ℃条件下,ORO中2个组分分别在含氧量为12%和15%时达到最高的去除率。本研究结果可为ESTD技术修复不同浓度的石油烃污染土壤的工程设计参数提供参考。     

湿式电除尘器系统流场数值模拟分析

为了应对越来越严格的粉尘排放标准及PM2.5的去除要求,湿式电除尘器越来越广泛应用于大气污染治理行业。湿式电除尘器内的流场分布对其性能有着非常重要的影响,为了研究湿式电除尘器内流场分布,以龙净环保为某电厂设计的湿式电除尘器为例,采用FLUENT软件对湿式电除尘器烟道及内部流场进行模拟分析,并对流场进行优化,最终的优化方案达到湿式电除尘器流场的相关设计要求,为湿式电除尘器的设计提供参考。     

对柴油机集成后处理系统催化性能的数值模拟

为研究柴油机集成后处理系统的催化性能,应用CFD软件建立包括尿素水溶液分解、一氧化氮氧化和NOx选择性催化还原化学反应的数值计算模型,计算在SCR催化器上游加装DOC和CDPF催化器后不同排气温度和氨氮比时系统的催化效率。结果表明：当温度达到300℃以上时,尿素分解效率可达81%左右;NO的氧化效率基本维持在45%~60%,系统具有很好的低温催化性能,200℃时NOx催化效率可达76.6%;当氨氮比为1.0时,大多数工况下NOx催化效率均高于90%,最高可达98.7%。通过台架实验验证了模拟结果与实验数据绝对误差在5%以内,表明模拟计算结果可靠,可为后处理系统的设计提供理论指导。     

半干半湿法烟气脱硫主要影响因素分析

建立了半干法气流床烟气脱硫实验反应装置。实验研究了温度、绝对含湿量和飞灰对烟气脱硫的影响。烟气温度在65～130℃之间,绝对含湿量通过改变蒸汽量调节,在0%～10%之间,并且采用飞灰一次加入来模拟返灰,石灰与粉煤灰的比例分别为1∶3,1∶5和1∶8。结果表明,没有水蒸气加入时,温度的升高对脱硫效率影响不大,加入水蒸气后温度为68℃左右时,脱硫效率最高;65℃时,绝对含湿量在73%时脱硫效率最高;在T=68℃、Ca/S=12时,与不加粉煤灰的脱硫剂相比,利用石灰/粉煤灰=1∶8的混合脱硫剂时,脱硫效率提高了128%。     

湍流器对湿法脱硫塔内热态流场影响的数值模拟

为了达到燃煤电厂超低排放的要求,运用CFD技术对装有3种不同孔隙率与不同湍流单元直径的湍流器的脱硫塔内热态流场进行数值模拟,分析速度、温度和压力分布随孔隙率和湍流单元直径的变化规律,揭示湍流器的作用机理。气、液两相分别选用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日颗粒轨道模型,并结合SIMPLE算法进行数值模拟。模拟结果表明：安装湍流器可明显改善脱硫塔内烟气流场的均匀性,使横截面的速度标准方差减小到1.0以下,并有效延长浆液驻留时间,提高吸收区的气液接触概率及浆液利用率;在综合考虑流场分布、气液掺混程度与能量损失的情况下,安装孔隙率为50%、湍流单元直径为1.2 m的湍流器效果最佳。研究结果可为大型电厂脱硫塔中湍流器的优化及选用提供依据。     

烟气脱硫系统增压风机仿真模型开发及应用

在大型火力发电机组烟气脱硫脱硝系统的仿真过程中,增压风机是风烟系统仿真的核心。根据脱硫增压风机静态性能曲线的特点,采用偏最小二乘法的曲面拟合理论与风机有关定律,实现了回归建模、数据结构简化以及两组变量之间的相关性分析,可将增压风机的性能曲线簇转化为满足应用精度的函数,对风机的压头、导叶角度、风量和全压效率等关键参数进行实时仿真。太仓港环保电厂的工程应用表明：风机压头仿真模型曲线拟合值与实际值比较接近,绝对误差在0.005～0.06 kPa之间,相对误差在0.1%～1.5%之间;全压效率仿真模型曲线拟合值与实际值较风机压头大,绝对误差在0.1%～2.5%之间,相对误差在0.15%～3%之间,基本满足工程应用精度。     

电除尘器进口矩形烟道气流分布改进的CFD模拟

应用CFD软件对某电厂电除尘器进口矩形烟道内气流分布进行数值模拟.结果表明:电除尘器原进口矩形烟道监测截面的气流分布极其不均匀,数值模拟结果与实验结果速度分布趋势比较吻合.基于此,通过多次改变电除尘器进口矩形烟道内导流板的数量、位置、尺寸等结构参数,使得改造后烟道监测截面风量偏差降到了±2.2%,气流分布相对均方根值均...     

烟气和粉尘性质对除尘效率影响的仿真研究

应用欧拉-拉格朗日多相流模型对影响电除尘器内部气流分布的烟气含尘浓度、烟气湿度、粉尘粒径及真密度等因素进行了数值仿真。分析了烟气和粉尘性质对除尘效率的影响。由于在仿真过程中考虑了烟气特性和粉尘性质等因素,不仅可获得各因素对气流分布均匀性的影响,而且仿真结果更能反映电除尘器气流分布的实际情况。提出的烟气和粉尘性质仿真方法可以为电除尘器除尘效率分析提供新的途径。     

DOC系统催化性能的仿真和分析

以 Langmuire Hinshelwood机理为理论依据,基于MATLAB/Simulink 建立DOC系统的数值计算模型,研究不同参数(如空速、氧气浓度、NO2/NOx比例)对氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）转化效率的影响, 并对部分工况进行了实验研究,从而验证数值模型的准确性。结果表明,空速的降低可以增大DOC对CO、HC、NO的氧化性能,这是由于排气在催化器内的反应时间增长。当排气温度为225～300 ℃时,减小空速对增大HC的氧化效率效果明显,当排气温度在175～450 ℃范围内,减小空速对增大NO的氧化效率影响明显;当O2浓度低于1%,排气温度在175～250 ℃时,CO转化效率增大,在250 ℃之后均接近100%。当O2浓度为10%时,温度的变化对CO的转化效率影响很小。当O2浓度大于1%时,温度的变化对NO的氧化效率影响较大;当排气温度在300～550 ℃时,NO2/NOx比例的变化对NO的转化效率影响较大。降低排气中NO2/NOx比例,能够在排气温度高于300 ℃时,明显提高NO的转化效率。