一种具有负荷适应性的波纹板除雾器.pdf

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1、第42卷第6期化工机械815一种具有负荷适应性的波纹板除雾器洪文鹏+雷鉴琦(东北电力大学能源与动力工程学院)摘要采用低雷诺数☆一占模型，对带钩波纹板除雾器进行多工况数值模拟．通过大量的尝试、比较和筛选，得到高效带钩波纹板除雾器的结构参数。在此基础上，提出一种钩片可调的负荷适应性除雾器，并结合典型300Mw火电机组脱硫除雾系统开展定量计算与案例分析。研究表明：新型除雾器在机组负荷或煤种发生变动时，仅通过调整钩片偏转角度即可使除雾效率平均提高4．10％，并且机组负荷偏离额定工况越多，钩片偏转角度的调整对除雾效率的改善效果越

2、明显。最终建立钩片偏转角度与机组负荷及燃料成分等参数的定量关系。关键词除雾器可调钩片气液两相流分离数值模拟中图分类号TQ051．8文献标识码A文章编号0254—6094(2015)06_0815_06目前，大部分火力发电厂脱硫系统采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺，取消了气气热交换器(GasGasHeater，GGH)装置，直接将净烟气从烟囱排出，形成湿烟囱排放方案。无GGH装置的脱硫系统投产后，虽然有效避免了GGH的堵塞问题，但由于无烟气再热措施，排烟温度较低，烟气自烟囱口排出后不能有效地抬升、扩散到大气中，烟气中携带的粉

3、尘和液滴聚集在烟囱附近，落到地面形成石膏雨或出现酸雨现象。近年来，大型火电机组参与电网调峰，而现有的固定结构除雾器难以适应负荷大幅波动带来的烟气流量的剧烈突变，容易导致除雾效率下降。因此，分析除雾器在不同烟气流量下的性能，研究提高除雾效率的方法具有重要的理论与现实意义。笔者以湿法烟气脱硫系统中带钩波纹板除雾器为研究对象，采用数值模拟技术求解钩片直段长度日、钩片圆弧段半径r及钩片圆弧段转折角度口等因素对除雾器性能的影响⋯。提出了一种钩片偏转角度可调的高效带钩波纹板除雾器。采用数学建模及数据拟合等方法，建立机组负荷及燃料成

4、分等参数与除雾器钩片偏转角度的关系¨。，并在此基础上提出了除雾器的优化运行方法。1模拟对象与简化假设1．1模拟对象湿法烟气脱硫过程如图l所示，喷淋塔上部设置喷淋层，喷淋后的石膏浆液进入下部的反应净日q7t⋯fI}洪文鹏，男，1970年4月生，教授。吉林省吉林市，132012。尕烟气循环泵图1石灰石一石膏湿法喷淋脱硫过程示意图816化工机械2015年池，吸收液由浆液循环泵进行循环，喷嘴将吸收液分散成1～3mm的液滴并沿塔向下喷洒，烟气由塔的下部引入，以一定速度向上流动，以此经过冷却区和吸收区，气液两相逆流接触传热传质，吸

5、收后的尾气经由除雾器后从塔顶排出"一’。笔者以除雾区的带钩波纹板除雾器作为研究对象。模拟带钩波纹板除雾器的结构如图2所示，除雾器叶片转折角口=90。，钩片偏转角度d=45。，第一、二级除雾器板间距分别为35、25mm。参考工程应用情况。1。，笔者对钩片直段长度日、钩片圆弧段半径r和钩片圆弧段转折角度JB对除雾器特性的影响进行数值模拟研究。图2除雾器结构与计算区域网格划分1．2模型假设与简化根据实际wFGD工程的运行环境和满足工程要求的条件，对除雾器内烟气与液滴两相流动状况做假设和简化∞’“：除雾器简化为二维流动；不考虑

6、浆液滴的碰撞聚并与液滴的破碎；液滴视为均匀硬质球形；不考虑二次夹带作用的影响。2数学模型与计算方法2．1计算区域与网格划分计算区域采用结构化网格，由于钩片附近流场变化比较剧烈，因而在钩片所在的区域网格划分应细密一些。经过网格精度无关化验证后，划分网格总数约67000，除雾器的网格划分如图2所示。2．2数学模型2．2．1烟气流场控制方程采用欧拉法将烟气处理为连续相并对其进行描述。基于上述假设与简化，不可压缩烟气流场的连续性控制方程可表示为：d如(y)=O(1)动量守恒控制方程为：誓竽+拙(。y)：一粤+d如(增，nd(Ⅱ

7、))+，，(2)掣+d西(z，y)：一粤+d西(增，。d(。))+，，(3)o‘口了掣竽+d面(。y)：一粤+d妇(增md(似))+，：(4)式中F，、F，、F：——浆液滴对烟气流场的反作用力，N；JD——压力，Pa；y——烟气速度，m／s；u、u、r烟气在z、)，、z方向上的速度，m／s；p——烟气密度，kg／m3。采用时均方法将式(2)～(4)处理为雷诺平均Navier—Stokes方程。根据除雾器通道内烟气流动湍流实际情况，采用低雷诺数．]}-占模型来模拟除雾器内的湍流流动。2．2．2液滴颗粒控制方程由于石膏液滴

8、的体积分数远小于10％，因此，采用拉格朗日法来描述液滴的运动较精确"3，即选用离散相颗粒轨道模型来跟踪液滴运动。液滴受到诸如重力、热泳力及saffman力等的作用，笔者主要考虑重力和曳力对液滴的作用【81。根据液滴在烟气流场中的受力分析，液滴运动方程可表示为：警邓小一-p)+半产+，，(5)式中F。(M—M。)——液滴的单位质量曳