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作者：郭伟中国矿业大学

学位级别：硕士

山西潞安余吾热电2×135MW CFB锅炉设有炉内喷钙脱硫系统、SNCR脱硝系统和布袋除尘系统。对于循环流化床锅炉目前经过初步改造,NOx浓度计烟尘排放浓度可以满足超低排放要求,对于脱硫系统的优化设计及改造成为了余吾电厂迫在眉睫的任务... 详细信息

山西潞安余吾热电2×135MW CFB锅炉设有炉内喷钙脱硫系统、SNCR脱硝系统和布袋除尘系统。对于循环流化床锅炉目前经过初步改造,NOx浓度计烟尘排放浓度可以满足超低排放要求,对于脱硫系统的优化设计及改造成为了余吾电厂迫在眉睫的任务。本文首先总结了国内外工程上常用的脱硫方案和技术,并重点对石灰石-石膏湿法脱硫及利用循环流化床脱硫塔形式的脱硫技术(CFB-FGD)进行了分析比较,并将CFD用于这两种脱硫方案的结构优化中。在WFGD系统中,通过采用高效喷嘴、喷淋层优化布置、高效屋脊式除雾器装置等手段来提高脱硫效果;通过建立WFGD脱硫系统的模型,利用ICEM进行网格划分,采用RNG k-ε模型和DPM模型来模拟塔内的流场和喷淋浆液的情况,模拟结果显示:在较优的塔内速度,约4-5m/s的上升气流速度下,喷淋的浆液重量的影响下,烟气的流动变得均匀,使得塔内的持液量及液滴降落过程中的停留时间得到保证,可以增强整个反应区域的物理化学作用强度,但同时在吸收塔内的边缘依然有8-9m/s的气流速度,未能与浆液很好的接触。加装持液盘方案,可以较好的改善这一状况。在喷淋塔的浆液喷淋层的高度上,从16m-22m的范围脱硫效率的提升并不明显(从96.5%-98.1%)。本项目综合考虑工程和造价后选定喷淋层最下层到液面的距离约为17m。在CFB-FGD方案的系统设计及优化中,根据循环流化床脱硫塔内及文丘里管处的速度要求进行了结构参数设计,并结合运行参数,同时考虑到塔内固体颗粒的浓度及粒径都较小,对循环流化床脱硫塔内气相流场进行数值模拟研究。目前循环流化床脱硫塔中较多的文丘里管增加了施工和加工的复杂程度,而在135MW的机组中,烟气量相对较小,针对这种情况本文设计了单个文丘里管、三个文丘里管、入口段加装导流板数值模拟方案,对数值的模型进行网格划分、无关性验证,并设置了相应的边界条件。结果表明三个文丘里管在和来流方向呈正三角形角度位置,在气流入口处加装导流板的情况下,可以使得气流流场基本稳定,且没有明显压力的增加。最后,以余吾电厂的工程改造为研究对象,结合余吾电厂装机容量较小,烟气量较少,同时根据现行的国家政策,电厂的运行时间不超过10年等现状,对石灰石-石膏法及CFB-FGD方案进行了技术及经济性能等方面的综合对比。结果表明:在较小装机容量、剩余寿命时间较短的机组改造中,循环流化床脱硫塔的方案具有一定的优势。该论文有图49幅,表4个,参考文献64篇。

关键词：烟气脱硫石灰石-石膏法循环流化床脱硫法数值模拟

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