掌信彩官方下载 「视频概要」清华大学杨海瑞教授团队:脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟钻研

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本期推送《雪白煤技术》2020年第3期“超超临界循环流化床锅炉发电技术”专刊的《脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟钻研》。为协助读者直不悦目迅速晓畅文章内容,编辑部邀请作者制作了视频概要,以动画式样介绍了文章创新点及主要结论。

文献引用格式:

李璐璐,姚宣,张缦,等.脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟钻研[J].雪白煤技术,2020,26(3):82-89.

LI Lulu,YAO Xuan,ZHANG Man,et al.Numerical simulation of spray condensation process of desulfurized wet flue gas[J].Clean Coal Technology,2020,26(3):82-89.

大中型燃煤电厂多采用湿法脱硫技术,脱硫过程导致大量水分挥发,600 MW机组经湿法脱硫后排放的烟气中携带水蒸气超过200 t/h。脱硫湿烟气中的水蒸气及矮温余炎是燃煤电厂水资源和能量消耗的主要片面。

钻研外明,脱硫后烟气中的液滴含量越少,烟囱出口烟尘含量越矮,因此缩短脱硫编制出口含湿量是挑高脱硫编制协同除尘能力的关键。精确理解湿烟气喷淋冷凝过程的传炎、传质及相变规律,对于挑高喷淋冷凝最后,降矮水资源铺张具有主要意义。

古人钻研大多为喷淋倾向及喷淋层组相符手段,但喷淋冷却编制设计优化还不完善,如因喷淋层安放高度、喷嘴角度竖立分歧理而达不到理想的冷却最后;或因喷淋水流量和温度分歧适导致水资源和能量的铺张;或因雾化程度过矮,导致液滴粒径过大,造成气液接触面积幼。

本文对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进走数值模拟钻研掌信彩官方下载,采用双层喷淋安放掌信彩官方下载,为增补气液接触时间在烟气入口上方安放填料掌信彩官方下载,从冷凝室装配组织以及气液两相参数等方面进走了数值模拟和性能分析。钻研喷淋层差别间距、喷嘴角度、液滴直径、液气比、液滴温度、烟气流速对于冷凝最后的影响,从而确定脱硫湿烟气冷凝优化条件,以期为工程实践挑供参考,进而达到节水节能、消白、除尘一体化的现在标。

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模型竖立及验证

采用双层喷淋安放,顶层喷淋距烟气入口截面3.2 m,底层喷淋距烟气入口截面2.2 m。填料层高度为0.6 m,安放在烟气入口截面上方0.4 m处。

图1 冷凝室简化模型

气相与颗粒之间的耦相符模型,本文采用的是双向耦相符模型。离散相与不息相的双向耦相符是经历求解不息相限制方程和离散相行动方程来实现,直到两相不再随着迭代的进走而转折为止。

在5次转折液气比中,试验均重复3次,并采用多个测点,故试验值为多次试验的平均值。模拟值与试验值最大绝对偏差为4.29 K,最大相对偏差为9%;模拟值与试验值最幼绝对偏差为2.73 K,最大相对偏差为3.61 %。两者总体相差不大,故认为建模相符理。

图2 模型验证

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模拟终局与分析

当底层喷淋安放在距离烟气入口2.2 m、喷淋层间距为1 m时,出口烟气温度最矮,冷凝最后最好。喷淋层间距对于流场均匀性和换炎有主要影响。追求适当的间距,不需额外过多消耗资金,可达到相对较好的冷凝最后,是一栽正确可走的挑高气液之间传炎传质的手段,以600 MW机组为例,出口烟气温度降矮1 ℃,每幼时可回收起码0.34 t水资源。

图3 差别喷淋层间距下出口烟气温度

图4 差别喷淋层间距下烟气流线

60°前添大喷嘴角度的传炎传质最后强于60°后喷嘴角度添大。找到适当的喷嘴角度,可使液滴尽能够多地遮盖在整个烟气起伏截面上,保证流场的均匀性,添大气液接触面积,以矮成原本得到较大的经济收好。

图5 差别喷嘴角度下出口烟气温度

图6 差别喷嘴角度下两喷淋层温度

在其他运走参数不变的情况下,不考虑液滴夹带,液滴粒径越幼,气液接触面积越大,传炎传质越剧烈,烟气的冷却速度越快,冷却后的烟气温度分布越均匀。而液滴直径对于冷凝室出口温度的影响并不表现为一次函数。雾化条件较好时,不考虑液滴夹带条件下,将液滴直径减幼到210 μm以下,可将湿烟气从323 K起码冷凝至311.75 K,600 MW机组每幼时可回收起码80 t水资源及6.59 MW能量,环保、经济收好隐微。

图7 差别液滴直径下出口烟气温度

液气比大于3 L/Nm3时,不息添大液气比,冷凝最后添强程度不清晰。液气比的增补意味着必要消耗大量的冷凝水以及更多的电能,以是实际行使中答该结相符经济性综相符考虑。

图8 差别液气比下出口烟气温度

图9 差别液气比下烟气流场分布

温差与水蒸气分压差是驱动气液炎质交换的动力,故而添大温差有利于气液传炎传质的进走。烟气放出显炎的同时,还开释了大量潜炎。因此,液滴温度越矮,气液之间的炎湿交换效率越高。

图10 差别液滴温度下出口烟气温度

图11 差别喷淋水温度下出口烟气含湿量

烟气流速为3.5 m/s时,出口温度最矮。转折烟气流速,使烟气中断时间与湍流强度处在适当的条件下,带来较好的换炎最后。

图12 差别烟气流速下出口烟气温度

图13 差别烟气流速下烟气流场分布

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结论

1)本文针对600 MW锅炉(试验装配)尾部湿法脱硫编制出口烟气温度高、含湿量大造成的水资源与炎能铺张等题目。对脱硫烟气的冷凝过程进走数值模拟钻研,商议了冷凝室自己组织亲善液两相参数对传炎传质的影响。随喷淋层间距的添大,出口烟气温度先降矮后增补,最好间距为1 m。两喷淋层间距对于烟气流场和液滴在冷凝室中断时间有主要影响,以是选择适当的喷淋层间距可用较幼的经济成本获得较好的冷凝最后。

2)在必定四周内,喷嘴角度越大,液滴遮盖面积越大,气液接触越足够,但仰仗添大喷嘴角度挑高冷凝率的最后有限。喷嘴张角为60°时冷凝达到较好程度,若不息添大张角,冷凝程度挑高幅度幼。

3)液滴的直径对炎湿交换有主要影响。在不考虑液滴夹带条件下,液滴直径越幼,气液接触面积越大,冷凝最后越好,出口烟气温度和含湿量越矮。在雾化程度可达到的情况下,尽能够选用雾化程度好的喷嘴有利于冷凝。若雾化程度有限,答尽量使液滴直径在210 μm以下,可将湿烟气从323 K起码冷凝到311.75 K,对于600 MW机组每幼时可回收起码80 t水资源及6.59 MW能量。

4)液气比添大,烟气与水的接触面积添大,为换炎创造了有利条件。但液气比添大的代价是消耗水资源。液气比为3 L/Nm3时,可将出口烟气温度降至309.32 K,达到较为理想的冷凝最后,答结相符经济性与冷凝程度综相符选定适当的液气比。

5)添大气液两相的温差与水蒸气分压差可有效挑高炎湿交换动力,有利于烟气显炎与潜炎的开释。因此在其他运走参数不变的条件下,冷凝水温度越矮,出口烟气温度越矮,可回收的冷凝水和炎量越多。

6)在其他运走参数不变的情况下,烟气最好流速为3.5 m/s。相符理选择烟气速度可使烟气在冷凝室的中断时间和单位时间、单位面积对流质量处于较高程度,进而促进气液两相的传炎传质。

◆ 中国矿业大学(北京)马力强教授:螺旋分选机钻研挺进

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◆ 太原理工大学张永发教授:煤基碳纳米约束备技术和助长机理钻研挺进

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精彩回顾

END

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