洁净煤技术

作者：李璐璐, 姚宣, 张缦, 金燕, 杨海瑞

关键词：脱硫湿烟气,冷凝,传热传质,三维稳态数值模拟

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蒸发，600MW机组经湿法脱硫后排放的烟气中携带水蒸气超过200t/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。为降低烟气中的含湿量，有效回收烟气中的水分及余热，同时解决因湿烟气中水蒸气凝结引起的烟囱腐蚀、“石膏雨”及“白烟”等问题，基于Fluent软件，构建三维稳态CFD模型，对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进行数值模拟研究，将优化设计后的冷凝室作为计算对象，充分考虑气液两相流之间的能量、质量、动量交换，全面讨论了冷凝室本身结构和气液两相参数对传热传质的影响。结果表明：两喷淋层的布置存在最佳间距，模拟中最佳间距为1m，此间距可使液滴在冷凝室内停留时间和气液接触均匀性同时达到较高水平。在一定的烟气流速范围内，烟气流速高，烟气在冷凝室中停留时间短，气液两相接触时间少，换热程度差；烟气流速低，烟气雷诺数小，湍流流动弱，单位时间单位面积处理的空气量小，故存在最佳烟气流速，研究表明，最佳烟气流速为3.5m/s。适当增大液气比、合理减小液滴直径、降低喷淋液温度、加大喷嘴角度，都可有效保证流场均匀性，提高气液接触强度，增强气液之间传热传质效果。但增大液气比需较大水量，不利于节水节能；降低喷淋液温度可加大换热温差，但需较低的冷却水源；加大喷嘴角度对提高冷凝效果幅度有限。其中减小液滴直径是最有效的方法，采用雾化程度好的喷嘴，使液滴直径小于210μm，可将湿烟气从323K冷凝至311.75K，600MW机组每小时可回收至少80t水资源以及6.59MW能量，达到节水节能、“消白”、除尘一体化的目的。

来源：2020年第03期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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