燃煤电厂烟气脱氯小流量碱液分布式雾化研究

作     者：李秋锋 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨建国;赵虹

授予年度：2021年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：烟气脱氯 空气雾化喷嘴 布置方式 评价指标 

摘      要：“燃煤烟气脱氯-脱硫废水零排放是近年来提出的燃煤电厂脱硫废水新处理技术,其工艺路线是以空预器至除尘器之间的烟道作为反应器,利用喷嘴向烟道内喷入碱基溶液,碱基溶液与烟气中HCl等酸性气体反应,生成的无机盐经烟气蒸发干燥吸附于飞灰中,飞灰再被电除尘捕集,完成烟气脱氯,减轻脱硫浆液中毒,降低脱硫废水排放量,进一步地,减量后的脱硫废水作为碱基溶剂回喷至烟道,最终实现脱硫废水零排放。目前,已有部分研究通过化学动力学模拟、实验室实验以及中试试验平台试验等,验证了该工艺路线的可行性。本文在上述研究的基础上,拟对某电厂330MW机组空气预热器至静电除尘器间烟道内布置碱液喷嘴。采用Fluent数值模拟与理论分析相结合的方式,考察了不同喷雾参数、喷嘴布置方式下液滴的蒸发及扩散过程对脱氯效率的影响,在此基础上,提出雾化系统的评价指标,从而为工程实践提供指导意见。计算结果表明:1)增大喷雾粒径和喷嘴流量,喷雾的完全蒸发时间和蒸干距离都有一定的增加;成倍增大喷雾初速并未对喷雾蒸发特性产生明显效果;增大喷嘴雾化角,喷雾的完全蒸发时间和蒸干距离都有一定的减少;喷雾的完全蒸发时间随着锅炉负荷的增加而大幅减少,而蒸干距离则呈线性增加。2)由于碱基喷雾与烟气中的酸性气体的反应形式为“接触即反应,因此以喷雾在烟道内的截面覆盖率作为雾化系统对HCl脱除效率的评价指标。喷雾粒径、喷雾初速及喷嘴雾化角对喷雾截面覆盖率有较大影响。而喷雾粒径对截面喷雾覆盖率影响最大,在粒径由30μm增至80μm的过程中,其单喷雾截面覆盖率由1.13%增大至28.45%。喷雾截面覆盖率随着喷雾初速及喷嘴雾化角度的变化基本呈线性,但实际喷嘴要得到越高的喷雾初速,其喷雾粒径即会减小,在此之间应找到相应的平衡。3)研究发现,空气雾化喷嘴流量调节能力可适用锅炉全负荷。对实际烟道模拟中确定了喷雾布置的两种方式,在主烟道内截面均布10个360°环形空气雾化喷嘴,喷雾粒径选用60μm～80μm,喷雾初速200m/s左右,可保证喷雾截面覆盖率达到80.91～92.63%;在分管烟道内截面均布8个360°环形空气雾化喷嘴,喷雾粒径选用70μm,喷雾初速200m/s左右,可保证喷雾截面覆盖率达到84.39%。两种布置方式均保证在满足喷雾蒸发指标下达到80%以上的喷雾截面覆盖率,各模拟工况烟温降基本维持在1.55℃,未对酸露点产生明显不利影响,能较好的满足工程应用要求。