“湿烟囱”流场特性及烟道结构优化

• 作 者: 徐超
• 出 处: 重庆大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 湿烟囱 石膏雨 气液两相流动 石膏液滴吸附率 数值模拟

目前,火力发电仍然是主要的发电形式。燃煤电厂烟气中二氧化硫直接排放会污染大气,形成酸雨并腐蚀建筑,因此需要进行烟气脱硫。脱硫方式多种多样,石灰石—石膏湿法烟气脱硫具有技术成熟、原料廉价易得、对煤种适应性强、副产品便于利用等优点,因此大部分火电厂均采用石膏湿法脱硫。由于堵塞、腐蚀等问题,现在大部分电厂都取消了烟气换热器(GGH),形成“湿烟囱”排放,这一举措导致电厂附近“石膏雨”现象的发生,对周边环境产生了污染。目前国内外对石膏雨的防治研究主要集中在优化脱硫塔内的流场和提高除雾器的工作效率,有关烟囱流场特性及烟道结构优化的研究很少。石膏雨的排放与烟囱流场特性以及石膏液滴运动轨迹直接相关。本文通过欧拉—拉格朗日方法模拟烟囱内的气液两相流动,对比了不同结构下烟气流场结构和石膏液滴的运动轨迹及吸附率。主要研究内容如下:(1)建立烟囱内气液两相流动的物理模型,并进行了相应的数值模拟计算。对比不同工况下的烟气流场结构,分析烟气质量流量对石膏液滴吸附率的影响,深入了解烟气流场特性和石膏液滴吸附率之间的关系。(2)烟囱尺寸较大,网格数量较多,实验室计算机的硬件条件达不到计算要求。对此提出了简化模型,与原始模型进行了对比,分析了简化模型的可行性。(3)提出错位进气结构,对其烟气流场和石膏液滴吸附率进行分析。结果表明:错位进气结构有利于烟气形成单个大漩涡;随着进气结构偏移值增大,石膏液滴吸附率逐渐增大,而流动阻力随之先减小,后增大。(4)分析了三种错位模型中挡板的角度和高度对石膏液滴吸附率的影响。模拟结果表明:调整挡板角度对石膏液滴的吸附率的影响不明显,降低挡板高度有利于提高流场速度分布的均匀性;随着挡板高度降低,石膏液滴的吸附率逐渐升高,流动阻力逐渐增大。