烟囱内液滴轨迹分析模拟

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1、烟囱内液滴轨迹分析模拟重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：朱莹雪指导教师：廖全副教授学位类别：工程硕士（动力工程领域）重庆大学动力工程学院二O一五年四月SimulationandAnalysisofDropletTrajectoryinTheChimneyAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByZhuYingxueSupervisedbyAss.Li

2、aoQuanSpecialty：ME(PowerEngineeringField)CollegeofPowerEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要随着现代科技的发展，社会对电能的需求量越来越大。在火力发电中，煤炭为主要原料，燃烧时煤炭中含的硫元素会经过化学反应生成二氧化硫，如果未经处理排放到空气中则会产生严重的环境污染。因此在生产过程中，必须严格控制二氧化硫的排放。目前石灰石-石膏湿法脱硫是最常用的烟气脱硫方法，由于在工程实

3、践中气-气换热器（GGH）装置容易堵塞，导致设备不能长期、安全、可靠地运行，因此在实践应用中逐渐去除了GGH装置，从而使得经湿法脱硫后的烟气直接经烟囱排放，导致烟囱出口的排烟温度降低，大量的石膏液滴或凝结液滴经烟囱出口排放至烟囱周围，烟气中所携带的部分石膏液滴会在重力影响下聚合降落在烟囱周围，形成“石膏雨”，最终导致烟囱周围的工程设备受到腐蚀，因此如何解决烟气的湿烟囱排放时“石膏雨”对周围环境的污染，对电厂的安全、可靠、长期地运行非常重要。本文通过数值模拟方法建立起烟囱仿真分析模型，并对不同边界条件下的烟气流场

4、以及液滴轨迹进行分析。计算结果表明：在湿烟囱排放方案中，将烟囱内筒由“直筒型”改为“直筒型+出口渐缩型”的结构对烟囱内壁面的凝结液滴或石膏液滴吸附率的影响不太明显。但对烟囱出口进行适当的缩径可以在一定程度上提高烟囱出口烟气的平均速度，有利于出口烟气抬升能力的提升，对增强烟气向周围环境空气的扩散能力或减缓烟囱周围“石膏雨”现象的发生具有一定积极作用。在相同条件下，烟气水平进口时的烟气流动阻力较竖直进口时要小，但是在相同条件下烟道内壁面对凝结液滴或石膏液滴吸附率的影响却并不显著。通过对烟囱内烟气与周围环境间换热过程

5、的分析，从理论上对比分析了干烟囱排放方案和湿烟囱排放方案时烟气温降间的关系。分析结果表明：在相同条件下，采用湿烟囱排放方案时烟气流经烟囱系统的温降将远远低于采用干烟囱排放方案时的温降，并且湿烟囱排放方案时的烟气温降不会高于干烟囱排放方案时烟气温降的1/3。通过对烟囱系统模型在各种工况时的不同排烟温度以及不同烟道内衬材料下的烟气流场分析可知：在相同条件下，烟气在烟道系统内流动时其流动阻力随烟道内衬采用从复合钛钢板、泡沫玻璃砖、凸肩支撑式砖等逐渐增加；随着排烟温度的增加，烟气流动的流动阻力也逐渐增大。通过对烟囱系统

6、内部烟气静压强的分析与计算，详细地讨论了不同典型气候条件和不同排烟温度对烟囱系统内静压强分布的影响规律，分析结果表明：在相同条件下，由于沿海地区空气密度较北方地区空气密度大，使得沿海地区烟囱系统的抽吸力要明显高于内陆地区和北方地区，导致沿海地区的部分烟囱内静压呈微负压状态，而内陆地区和北方地区的烟囱内I重庆大学硕士学位论文烟气静压呈微正静压状态；随着排烟温度的逐渐提高，烟囱系统内的静压强逐渐向微负压方向移动。本文的研究结果能为实现在相同入口条件下有效降低烟囱出口液滴绝对值含量这一目的提供可靠数据，对烟囱结构优化

7、起到很大的帮助作用。关键词：烟囱，湿法烟气脱硫，流场，液滴，数值模拟II英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofmodernscienceandtechnology,thedemandforelectricityisgrowing.Inthethermalpower,coalisregardedasthemainrawmaterial.Sulfurwillgeneratesulfurdioxidethroughchemicalreactionbyburningcoalandthiswil

8、lpollutetheenvironmentwithoutpurification.Therefore,intheprocessofproduction,sulphurdioxideemissionmustbestrictlycontrolled.Limestone-gypsumwetdesulfurizationisoneofthemostcommonlyusedmethodsoff