脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究VIP专享

脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟讨论大中型燃煤电厂多采纳湿法脱硫技术，脱硫过程导致大量水分蒸发，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低温余热是燃煤电厂水资源和能量损耗的重要部分。讨论表明，脱硫后烟气中的液滴含量越少，烟囱出口烟尘含量越低，因此减少脱硫系统出口含湿量是提高脱硫系统协同除尘能力的关键。正确理解湿烟气喷淋冷凝过程的传热、传质及相变规律，对于提高喷淋冷凝效果，降低水资源浪费具备重要意义。前人讨论大多为喷淋方向及喷淋层组合方式，但喷淋冷却系统设计优化还不完善，如因喷淋层布置高度、喷嘴角度设置不合理而达不到理想的冷却效果；或因喷淋水流量和温度不合适导致水资源和能量的浪费；或因雾化程度过低，导致液滴粒径过大，造成气液接触面积小。本文对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进行数值模拟讨论，采纳双层喷淋布置，为增加气液接触时间在烟气入口上方布置填料，从冷凝室装置结构以及气液两相参数等方面进行了数值模拟和性能分析。讨论喷淋层不同间距、喷嘴角度、液滴直径、液气比、液滴温度、烟气流速对于冷凝效果的影响，从而确定脱硫湿烟气冷凝优化条件，以期为工程实践提供参考，进而达到节水节能、消白、除尘一体化的目的。1 模型建立及验证采纳双层喷淋布置，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，布置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合模型，本文采纳的是双向耦合模型。离散相与连续相的双向耦合是通过求解连续相控制方程和离散相运动方程来实现，直到两相不再随着迭代的进行而变化为止。在 5 次改变液气比中，试验均重复 3 次，并采纳多个测点，故试验值为多次试验的平均值。模拟值与试验值最大绝对误差为 4.29 K，最大相对误差为 9%；模拟值与试验值最小绝对误差为 2.73 K，最大相对误差为 3.61 %。两者总体相差不大，故认为建模合理。图 2 模型验证2 模拟结果与分析当底层喷淋布置在距离烟气入口 2.2 m、喷淋层间距为 1 m 时，出口烟气温度最低，冷凝效果最好。喷淋层间距对于流场均匀性和换热有重要影响。寻找合适的间距，不需额外过多耗费资金，可达到相对较好的冷凝效果，是一种切合实际的提高气液之间传热传质的方法，以 600 MW 机组为例，出口烟气温度降低 1 ℃，每小时可回收至少 0.34 t 水资源。图 3 不同喷淋...