脱硫湿烟气喷淋冷凝过程中的参数优化研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21064

发电技术 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (1): 107-114.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21064

脱硫湿烟气喷淋冷凝过程中的参数优化研究

刘文斌¹, 李璐璐²^,³, 李晓金¹, 姚宣¹^,³, 杨海瑞³

^1.北京国电龙源环保工程有限公司，北京市海淀区 100039
^2.太原理工大学电气与动力工程学院，山西省太原市 030024
^3.电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学能源与动力工程系)，北京市海淀区 100084

收稿日期:2022-05-23 出版日期:2023-02-28 发布日期:2021-06-28
作者简介:刘文斌(1967)，男，高级工程师，主要从事污染物控制技术研究，wenbin.liu.aa@chnenergy.com.cn；
李璐璐(1995)，女，硕士研究生，主要从事脱硫湿烟气冷凝技术研究，1879770510@qq.com；
李晓金(1972)，男，硕士，教授级高工，主要从事大气污染物控制、固废处置技术研究，xiaojin.li@chnenergy.com.cn；
姚宣(1987)，男，硕士，高级工程师，主要从事污染物控制技术、热力系统研究，xuan.yao@chnenergy.com.cn；
杨海瑞(1972)，男，博士，教授，主要从事循环流化床锅炉技术、煤燃烧及污染物控制研究，本文通信作者，yhr@mail.tsinghua.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2019YFE0102100)

Study on Parameter Optimization of Desulfurized Wet Flue Gas in Spray Condensation Process

Wenbin LIU¹, Lulu LI²^,³, Xiaojin LI¹, Xuan YAO¹^,³, Hairui YANG³

^1.Beijing Guodian Longyuan Environmental Engineering Co. , Ltd. , Haidian District, Beijing 100039, China
^2.College of Electrical and Power Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi Province, China
^3.State Key Laboratory of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipment (Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University), Haidian District, Beijing 100084, China

Received:2022-05-23 Published:2023-02-28 Online:2021-06-28
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2019YFE0102100)

摘要/Abstract

摘要：

湿法脱硫技术的广泛使用将脱硫效率提高到90%以上，但脱硫后烟气含湿量大，增加了雾霾和微细颗粒物形成的可能性。以喷淋塔作为研究对象，基于Fluent软件对塔内的气液两相流场进行了三维稳态数值模拟。结果表明：喷淋液滴粒径对烟气冷凝除湿具有关键作用，液滴粒径越小，气液两相接触面积越大，换热效果越明显，当液滴粒径小于700 μm时，烟气温降可达到6 K以上；当入口烟气温度为319~335 K时，所引起的冷凝水量的比值基本不变；喷淋液滴速度对烟气流场具有整合作用，选择合适的液滴速度可减小烟气回流区、提高塔内空间利用率，当液滴速度增加至40 m/s时，出口烟气温降可提升1.9 K左右。

关键词: 湿法烟气脱硫, 喷淋塔, 气液两相流, 除湿, 三维稳态数值模拟

Abstract:

The wide application of wet desulfurization technology makes the desulfurization efficiency reach more than 90%, but the high moisture content of flue gas after desulfurization increases the possibility of smog formation. The spray tower was the main body of research, and the three-dimensional steady-state numerical simulation of gas-liquid two-phase flow field in the tower was carried out based on Fluent software. The results show that the spray droplet diameter plays a key role in flue gas condensation and dehumidification. The smaller the droplet diameter, the larger the gas-liquid two-phase contact area, the more obvious the heat transfer effect. If the droplet diameter is less than 700 μm, the flue gas temperature drop above 6 K can be achieved. When the inlet flue gas temperature is in the range of 319-335 K, the ratio of condensed water caused by this temperature is basically unchanged. The spray droplet velocity has an integration effect on the flue gas flow field. Choosing the appropriate droplet velocity can reduce the flue gas reflux area, and improve the space utilization rate in the tower. When the droplet velocity increases to 40 m/s, the temperature drop of outlet flue gas can increase by about 1.9 K.

Key words: wet flue gas desulfurization, spray tower, gas-liquid two-phase flow, dehumidification, three-dimensional steady state numerical simulation

中图分类号:

TK 172

刘文斌, 李璐璐, 李晓金, 姚宣, 杨海瑞. 脱硫湿烟气喷淋冷凝过程中的参数优化研究[J]. 发电技术, 2023, 44(1): 107-114.

Wenbin LIU, Lulu LI, Xiaojin LI, Xuan YAO, Hairui YANG. Study on Parameter Optimization of Desulfurized Wet Flue Gas in Spray Condensation Process[J]. Power Generation Technology, 2023, 44(1): 107-114.

图/表 10

表1 实验参数

Tab. 1 Experimental parameters

参数	数值
塔径/m	0.5
塔高/m	5.4
填料高度/m	0.6
喷嘴张角/(°)	30
液气比/(L⋅m^-3)	2
喷淋层间距/m	1
入口烟气量/(m³⋅h^-1)	7 500
入口烟气温度/K	323
喷淋液滴温度/K	303
喷淋液滴速度/(m⋅s^-1)	21

图1 喷淋塔简化模型

Fig. 1 Simplified model of spray tower

图2 喷嘴排布形式

Fig. 2 Nozzle arrangement

图3 液滴粒径对出口烟气温度的影响

Fig. 3 Influence of droplet diameter on outlet flue gas temperature

图4 液滴粒径对出口烟气截面温度场影响

Fig. 4 Influence of droplet size on temperature field of outlet flue gas section

表2 不同烟气温度下饱和水蒸气含量

Tab. 2 Saturated water vapor content at different flue gas temperatures

烟气温度/K	饱和水蒸气含量/(mg/g)
309	37.48
310	39.63
311	41.20
312	44.29
313	46.78
314	49.42
315	52.17
316	55.07
317	58.08
318	61.30
319	64.65
320	68.16
321	71.84
322	74.86
323	79.96

图5 不同入口烟气温度所对应的出口烟气温度

Fig. 5 Outlet flue gas temperature corresponding to different inlet flue gas temperatures

图6 不同液气比下冷凝水量分析

Fig. 6 Analysis of condensed water under different liquid-gas ratios

图7 液滴速度对出口烟气温度的影响

Fig. 7 Influence of droplet velocity on outlet flue gas temperature

图8 液滴速度对烟气流场分布的影响

Fig. 8 Influence of droplet velocity on flue gas flow field distribution

参考文献 18

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Study on Parameter Optimization of Desulfurized Wet Flue Gas in Spray Condensation Process

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