CFD在电除尘器超低排放设计中的应用

由于我国环保排放要求的日益严格,电除尘器超低排放成为最受关注的问题之一。流场作为影响电除尘器超低排放性能的重要因素,具有重要的工程意义。基于CFD(计算流体力学)模拟方法,并结合工程实际应用,从流量分配、本体气流分布设计、本体阻力、电场极配型式、绝缘系统热风吹扫设计等方面对电除尘器流场设计进行阐述和对比分析。结果表明:电除尘器流场优化既要考虑流量分配均匀,又要考虑粉尘量分配均匀,电除尘器入口烟道导流板的合理设计不但可以解决流量分配平衡问题,也可以使粉尘量的偏差得到大幅度改善;进出口喇叭角度不但对本体流场均匀性有影响,对除尘器本体阻力也有较大影响,进口喇叭扩张角、出口喇叭收缩角越大,本体速度分布均匀性越差,本体阻力也越大;灰斗阻流板的合理设计有助于减轻收尘区下沿高速区与灰斗的强回流现象;在不同极配型式中,针刺线平行于极板比针刺线垂直于极板的击穿电压更高,电流密度更均匀,更有利于粉尘收集;改进绝缘系统热风吹扫的方式有助于解决绝缘系统短路现象。     

火电厂烟道的优化分析

以某电厂2×1 000 MW机组的引增段烟道为例,基于CFD模拟软件开展了烟道系统的优化分析,优化后降低了系统压损122 Pa,年节约运行费用约35万元,投资回收期为0.57 a。优化后的方案较原方案大大降低了系统的磨损及振动,有利于电厂的安全可靠运行。     

火电厂烟道的优化分析北大核心

以某电厂2×1 000 MW机组的引增段烟道为例,基于CFD模拟软件开展了烟道系统的优化分析,优化后降低了系统压损122 Pa,年节约运行费用约35万元,投资回收期为0.57 a。优化后的方案较原方案大大降低了系统的磨损及振动,有利于电厂的安全可靠运行。     

镂空烟道极在隧道火灾中的作用探究

为了探究镂空烟道板在隧道火灾中的作用,采用大涡模拟,比较了无镂空烟遭板无风机、有镂空烟道板无风机、有镂空烟道板有风机三种场景时隧道内的烟气浓度和温度。通过分析得出镂空烟道板可以提高烟道内烟气浓度。降低火灾初期隧道下部烟气浓度,有利于隧道内烟气排出和火灾初期人员疏散。     

基于水力优化的模块化人工湿地除污性能评价

针对模块化人工湿地导流板设置无相关规范参考的问题,将数值模拟与小试研究相结合,系统评价了导流板设置方式对单元湿地模块内部水流状态与除污性能的影响。结果表明,通过在系统内部合理设置导流板可有效改善单元湿地模块的水力性能。沿水流方向分别在距湿地模块前段1/3处的下部和2/3处的上部设置高为280mm和290 mm导流板后,模块内部的水力效率达到最优,对应的λ增至0.935 6。按照优化结果设置导流板后,人工湿地模块对生活污水中COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为83.57%、74.49%、50.03%和59.69%,明显高于不设导流板的模块(COD 76.37%、NH3-N 66.66%、TN 36.39%和TP 43.74%),各项指标在净化出水中的残留量分别为33.05 mg/L、2.34 mg/L、9.06 mg/L和1.67 mg/L,满足GB 18918—2016《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。     

烧结机头脱硫配套湿式电除尘器的流场模拟及优化设计

分析湿法脱硫顶部设置湿式电除尘器的结构形式,采用CFD流场优化设计,重点研究了湿电极管入口和极管内的流场;对比分析了优化前、后的流场分布情况,结果表明湿电侧部出风是导致流场偏流的主要原因.通过增设导流叶片和非均匀开孔孔板,优化了湿电极管内部流场,满足了流场设计要求,充分发挥了湿电除尘的效能.该流场设计方案在多个烧结机头...     

SCR脱硝装置关键断面的流场试验及系统优化

选择性催化还原脱硝是NO X治理最佳技术,其脱硝效率、氨逃逸率与关键断面的流场状况密切相关。以某300 MW机组SCR脱硝装置为对象,在锅炉冷态通风条件下,对SCR反应器入口导流板出口、上层及中层催化剂床层上方0.5 m处3个断面进行流场测试,结果表明:沿烟气流动方向,3个断面A/B侧相对偏差系数分别为0.33/0.40、0.27/0.29、0.16/0.18,均呈现甲乙侧均匀,而前后墙差异大的特点。由于格栅、床层的整流作用,后续烟气流动的均匀性不断改善。通过建立全尺寸三维计算模型,CFD数值模拟优化结果显示,对非等距布置后墙的18个整流格栅逐渐加高,可使上层催化剂床层上方0.5 m处速度偏差从27.0%降到12.2%。     

火源与排烟口布置对隧道火灾排烟影响的数值模拟

运用FDS软件对某半横向通风隧道火灾进行数值模拟,研究了火灾中火源与排烟口布置中烟气蔓延与排烟效果的影响。通过模拟6种不同火源与排烟口布置组合工况下隧道内烟气质量浓度、回流长度的变化规律,得出半横向通风排烟系统排烟效果规律。结果表明:火源位于隧道中间与右车道时,隧道内烟气质量浓度分布基本相同,表明火源位置横向分布对半横向通风系统排烟效果几乎没有影响,而排烟口分布对火灾烟气的蔓延影响较大,排烟口位于烟道板两侧时隧道内烟气质量浓度和回流长度都明显小于当其位于烟道板中部与右侧1/3处时,表明排烟口位于烟道板两侧时隧道排烟系统排烟效果较好,而排烟口位于烟道板中部与右侧1/3处时,两者排烟效果相同,这与文献的小尺寸试验研究结果相吻合。     

烧结机尾除尘系统磨损研究

针对目前烧结机尾惯性+布袋两级除尘系统存在的破袋及壳体磨损问题,利用CFX软件对百叶式惯性除尘器内部气相流场进行数值模拟。结果表明:惯性除尘器内部灰斗中气流速度偏高,达10m/s,易引起二次扬尘;含尘气流对壳壁的高速冲击是引起壳壁磨损的主要原因;含尘气流在惯性除尘器的出口发生偏流导致布袋除尘器大烟道斜板磨损严重。根据模拟结果提出了针对性的改进措施,并对改进后的百叶式惯性除尘器进行了数值模拟,结果表明:改进后的除尘器内部气流分布得到了优化;改进后的除尘系统运行良好,破袋及磨损现象得到明显改善。     

锅炉尾部烟道阻力诊断及粉尘浓度分布影响

为研究电厂锅炉尾部烟道阻力分布情况,文章同时使用了实验测量手段与两相流数值模拟仿真手段,进行了比对分析研究。研究表明,实验测量得到的空预器出口至除尘器入口的烟道阻力平均值约705 Pa,数值计算得到的结果含粉尘情况下约609 Pa,计算结果比实验测量结果低了约14%,而水平烟道至除尘器入口的烟道实验测量的阻力平均值约425 Pa,数值计算得到的相应结果含粉尘情况下约408 Pa,二者数值相差约17 Pa,计算结果比实验测量结果低了约4%,这些差异可能是由于烟道积灰的情况造成的;气体粉尘两相流动的数值模拟结果表明,对于空预器出口至除尘器入口区域不含粉尘粒子的情况下烟道阻力约564 Pa,含粉尘粒子的情况下烟道阻力约609 Pa,粉尘带来的阻力增加约45 Pa,该差异占比不超过8%,对于水平烟道至除尘器入口区域不含粉尘粒子的情况下烟道阻力约375 Pa,含粉尘粒子的情况下烟道阻力约408 Pa,粉尘带来的阻力增加约33 Pa,该差异占比不超过9%,含粉尘计算结果与实验数据更为接近;流场分析发现,在拐角附近、联箱中、爬升段有复杂的漩涡运动,是烟道阻力主要产生的地方,且这些地方气流发生偏转流动,造成粉尘粒子的浓度出现不均匀分布,可以使用导流板的方式减小阻力,或者采用优化的烟道布局与构型。     

烟气源热泵波纹板蒸发器冷凝换热特性数值研究

对波纹板蒸发器中的烟气冷凝换热进行数值模拟,运用Fluent软件得出烟气温度场、速度场、冷凝水浓度场;分析烟气特性和波纹板蒸发器的结构参数对冷凝换热的影响,发现当过量空气系数较小、烟气流速为2~3 m/s、烟道宽度为10~12 mm、波纹高度为18~20 mm、波纹节距为36~40 mm时,能带来较好的换热效果。通过与平板换热器进行对比,波纹板的冷凝换热效果优于平板,为工程设计提供理论基础和参考。     

电厂烟道烟气流动计算仿真及流量均衡研究

神华准格尔能源有限责任公司煤矸石发电厂二期2×330 MW机组锅炉尾部烟道在布置上存在很多烟道弯段、分支结构部件及内部支撑件,从而导致尾部烟道系统阻力较大,布袋除尘器入口烟气存在不均衡现象,生产能耗指标较高。利用数值模拟方法对上述烟道建立了计算模型,从烟道形状参数、流体参数的角度出发,研究了该烟道内压力场的分布及烟气进出口流量的均衡性。以上研究为减小尾部烟道阻力、改善流场品质、增加尾部烟道流场均匀性、减少积灰、减少异常振动和噪声等问题奠定理论基础。     

黄磷冷凝塔气-液两相流场数值模拟

以计算流体力学(CFD)为基础,在三维坐标系下采用κ-ε标准湍流模型、传热模型求解流场温度及速度,采用Lagrange模型追踪粒子轨迹,对冷凝塔内流场情况进行分析。结果表明,不同高度气体的速度、温度分布均不相同,喷淋水使气体的分布情况变得更为复杂。在塔内气体温度与速度变化趋势相同,水滴的运动受气体流动影响。模拟结果对黄磷冷凝塔的改进有一定的参考价值。     

湿法脱硫系统优化分析

分析了运用烟塔合一等技术对现有湿法脱硫系统简化的可行性.在湿法脱硫系统中,利用冷却塔排烟气代替烟囱排烟,取消烟囱和GGH换热器,将增压风机和引风机合二为一,可提高能源的利用效率,减少设备的投资,降低系统运行及维护费用.     

电除尘器分布板孔形对气流分布影响的仿真研究

针对不同气流分布板孔形,采用欧拉-拉格朗日多相流模型,应用CFX软件对电除尘器内部流场进行数值模拟计算,获得气流分布板孔形对气流均匀性影响的关系规律。仿真结果表明,孔形为方形的气流分布板能获得较佳的气流分布均匀性。     

冬季烟塔合一烟气排放特性及其改善措施研究

针对烟塔合一冷却塔(Natural Draft Dry Cooling Tower,NDDCT)在冬季关闭冷却塔百叶窗时存在烟气排放困难的现象,以及导致冷却塔内污染物浓度大幅升高、进而增加冷却塔内壁腐蚀风险的问题,提出了增加烟囱高度的改善措施,并开展了风洞试验。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法建立了烟塔合一数值模型以获得冷却塔内部流场和污染物浓度场的分布特性,模拟对比了春季工况和冬季工况条件下烟塔合一冷却塔内部及出口位置的流场和烟气扩散特性。结果表明,由于百叶窗关闭导致冷却塔的通气量和换热量大幅度下降,冷却塔内部的流场变得杂乱无章,污染物质量分数大大增加。与春季相比,冬季冷却塔内壁污染物最大质量分数增加了1.5倍。随烟囱高度增加,烟气可以凭借其初始动能抵御冷却塔内的湍流冲出塔外,冷却塔内部的烟气扩散情况逐渐改善。定性风洞试验结果较好地验证了数值模拟结果,验证了该方法的可行性。虽然增加烟囱高度会增加施工初期的投资,但该方案能有效降低冷却塔的腐蚀风险,不但节省了后期防腐的投资,而且降低了安全风险。从长远来看,该措施利大于弊。     

控制温度净化铅锌冶炼厂分银炉含酸碱烟尘

介绍了一种利用机力冷却器配合温度传感器、电脑控制烟气温度,用长袋低压脉冲布袋除尘器收集铅锌冶炼厂分银炉烟尘的方法。该方法设计周到,运行可靠,取得了较高的社会效益及经济效益。     

侧部点式排烟模式下烟气分层特性研究

引入烟气掺混影响长度的概念,针对侧部点式排烟模式下不同火灾热释放速率、排烟流量等变化条件,对烟气层厚度、烟气层温度及水平流动速度随烟气水平蔓延的变化情况进行了数值模拟研究。结果表明:烟气掺混影响长度与排烟流量成正比例增长关系;排烟流量较小时,烟气存在明显分层,随着排烟流量的增大,烟气层与冷空气层剧烈掺混,烟气层变得紊乱,看不到明显的分层现象;同一纵向条件下排烟口附近上层烟气层的流速值随排烟流量增加呈现先增大后减小的趋势,不同纵向条件下排烟口外侧烟层流速较低,距离排烟口越远时,侧向排烟对烟气蔓延的抑制作用越弱;排烟流量对于烟气层稳定性的抑制作用主要集中在排烟口处及排烟口与隧道端部区段。