600 MW超临界CFB锅炉旋风分离器布置的数值模拟

旋风分离器是CFB锅炉的核心部件之一.本文以FLUENT商业软件为工具,运用数值模拟方法,对600 MW超临界CFB锅炉的六个旋风分离器的布置方式(旋风分离器的入口烟道相对于炉膛的位置及角度)进行了研究,分析了四种不同布置方式下的速度场、颗粒浓度分布及烟气流量在六个旋风分离器的入口烟道之间的分配情况,通过对比分析得到比较理想的布置方案,为600 MW超临界CFB锅炉的设计提供依据.     

循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能.大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离.研究其分离系统的气固两相流动特性可进行旋风分离器的分离性能分析。本文针对600 MW超临界循环流化床锅炉的冷态模型,采用电容层析成像测量技术进行旋风分离器入口烟道内气田两相流固相颗粒浓度测量,在不同床料量和炉膛表观风速下,研究多个旋风分离器入口固体颗粒分布特性,得到不同分离器入口处固体颗粒浓度随流化风速、初始物料量的变化,分析了电容原始信号的波动特性,研究结果对流化床大型化多分离器优化布置提供了支持.     

CaO碳化-煅烧循环捕获CO2高温烧结特性研究

在固定床反应系统中对PT基准CaCO3以及安徽巢东纳米CaCO3进行多循环CCRs反应,通过计算微观参数和观察吸收剂颗粒表面形貌的变化,从微观角度解释烧结作用对吸收剂转化率的影响.结果表明,烧结使得吸收剂微观晶粒之间逐渐融合,宏观表现为颗粒之间的粘合,粒径显著增大,对循环反应中吸收剂捕获CO2的能力有较大影响.对比两种CaCO3样品颗粒表面烧结程度,纳米粉末由于团聚程度高,比表面积大,其烧结程度更为严重.     

管内CaCO_3污垢形成过程的数值模拟

本文以圆管内 CaCO3 污垢的形成过程为研究对象,从传热传质的角度建立了一个圆管内 CaCO3 污垢形成过程的数学模型,利用化学反应模型对圆管内 CaCO3 污垢的形成过程进行了数值模拟,得到了 CaCO3 污垢的沉积率、剥蚀率以及污垢热阻随时间的变化规律.     

六分离器循环流化床内气固流动特性的LES-DEM研究

工业生产中通常采用多分离器布置的方案增大循环流化床的容量.本文采用大涡模拟-离散单元法(Large eddy simulation-Discrete element method,LES-DEM)对六分离器循环流化床内气固流动特性进行了全循环数值模拟研究。该方法在欧拉框架下求解流体的运动,在拉格朗日框架下追踪每个颗粒的运动。结果表明:六个旋风分离器回路中存在着气固分配不均现象,旋风分离器的轴对称布置方式优于中心对称布置方式.提升管内呈现强烈的颗粒聚团行为,颗粒团的体积大致为正态分布频率,其纵横比都大于1,并且随着提升管高度先增加后减小.     

旋风分离器内气固两相流动特性的LES-DEM研究

针对旋风分离器内复杂的气固两相流动特性,本文采用LES-DEM耦合方法进行了研究。其将固相视作离散体系,在拉格朗日框架下采用牛顿运动定律对颗粒进行跟踪;气相视作连续介质,在欧拉框架下采用LES方法对流场进行求解。结果表明:旋风分离器内气流速度在各个方向上呈现不同的分布特征。进出口压降在平均值附近波动,颗粒质量流率的增大会降低压降。颗粒沿壁面螺旋下降并被捕集,少量由于短路流而从排气管逸出,其在旋风分离器内的停留时间符合正态分布规律。     

水合肼处理CaCO3中高温净化焚烧烟气的研究

用水合肼对CaCO3进行处理,并将处理后的CaCO3用于中高温段净化焚烧烟气中的Hcl和NO。研究结果显示,因肼在加热过程中会分解甚至燃烧产生大量气体,使处理后的CaCO3在煅烧后比普通CaCO3的颗粒更细,反应活性更高,最终水合肼处理CaCO3吸收HCl气体的反应率随温度的升高而增大。当肼处理CaCO3中的肼含量在肼钙摩尔比为0．1-0．3的范围内变化到0．15时,其吸收HCl气体的反应率为最大。但当肼钙摩尔比大于0．15后,CaCO3在受热后板结而导致反应率降低。肼处理CaCO3在450-650℃范围内、烟气中氧量高于13％的条件下显示了对NO的还原效率,这是由于肼在此条件下对NO具有还原能力;而常用的还原剂氨在问样条件下对NO不具备还原能力。使用肼处理CaCO3可望实现在中高温段同时净化焚烧烟气中的酸性气体和NO。     

缩放管污垢性能的实验研究

在流速0.34 m/s,管外水浴温度60℃和相同管内工质入口温度的条件下,分别在实验室进行了缩放管及其对应光管管内污垢的对比实验。实验的污垢种类是浓度为1000 mg/L的MgO颗粒污垢、硬度800 mg/L的人工硬水作为工质的CaCO3析晶污垢和MgO颗粒与CaCO3析晶混合污垢。结果表明,缩放管具有较好的阻垢性能,但诱导期小于对应光管的诱导期。     

钙基CO2吸收剂的种类和粒径对循环煅烧/碳酸化的影响

在流化床反应器内研究了吸收剂种类(石灰石、白云石)和颗粒粒径(90～200μm和200～450μm)对钙基吸收剂碳酸化特性、煅烧特性以及循环稳定性的影响,并对新型CaO/Ca12Al14O33吸收剂的循环稳定性进行研究.结果表明:钙基吸收剂在流化床内均能有效吸收CO2.在碳酸化阶段,吸收剂种类对吸收剂的吸收特性影响较大,而颗粒粒径对其影响较小;在煅烧阶段,CaCO3分解速率随颗粒粒径的减小而增大.随着循环反应次数的增加,钙基吸收剂反应活性下降,相对于白云石和石灰石,CaO/Ca12Al14O33具有更高的循环稳定性,并在七次循环后活性不再发生变化.对于石灰石吸收剂,循环稳定性随循环次数的变化受粒径影响较小.白云石吸收剂由于在循环中容易破碎,因此粒径对其循环稳定性有一定的影响.     

旋风两相流动和燃烧数值模拟理论及流场预报

本文提出一种适用于极强旋流的代数应力湍流模型与连续介质-轨道的有反应颗粒相模型相结合的理论及数值解法,用于模拟旋风炉内两相流动及煤粉燃烧。利用全套程序中流场子程序对旋风流化床炉稀相的强旋流场进行了预报,得到了合理结果,揭示了各向异性湍流的特点。     

可溶性离子对煅烧烟气脱硫石膏水化的影响

本文主要研究了不同水溶性离子对煅烧烟气脱硫石膏水化过程，也就是对大块煅烧石膏向石膏转化的相变过程的影响. 研究表明，在煅烧石膏向石膏转化的相变过程中，所有的阳离子都能加速煅烧石膏的水化作用，其中Ca²⁺的加速效应最弱. 对于最终沉淀得到的晶体，除了钠离子外，晶体尺寸不受不同种类盐的影响. 而在钠离子中，可以观察到长度大于130 μm的巨型结晶. 本研究阐明了不同离子对煅烧石膏水化的影响，为原始的烟气脱硫石膏在实际应用前的预处理提供了充分的指导.     

烟气组分浓度实时连续监测系统

采用紫外差分吸收光谱法对工业生产所排放的烟气（SO2、NOx等）浓度进行实时连续监测,为使现场光路调整更加方便,设计了单边插入式四自由度调整探头,有效地提高光耦合效率。研究了光谱自适应算法,根据所接收到的光谱强度,自动调整光谱仪积分时间,延长了光源的使用寿命。将所研制的系统进行了现场应用实验,SO2、NO的测量误差小于±2％。     

硒化铜修饰海绵烟气脱汞研究

在气相元素汞(Hg0)吸附剂的设计和生产中,如何获得性能和经济性之间的平衡是最大的挑战.本文设计了一种化学镀偶联原位硒化方法,开发了硒化铜修饰商用聚氨酯海绵(Cu2Se/PUS)吸附材料,用于燃煤烟气脱汞.Cu2Se/PUS具有优异的Hg0吸附性能,海绵的物理结构特征以及Cu2Se前驱体用量对其吸附性能均没有明显影响;Cu2Se/PUS具有良好的抗H2O和SO2干扰能力,O2对Cu2Se/PUS的Hg0吸附能力具有一定的促进作用,NO存在时会与Hg0产生竞争吸附,抑制Hg0的吸附脱除.本研究不仅为燃煤烟气Hg0的脱除提供了有效的吸附材料,也为海绵在环境修复中的应用提供了通用的功能化策略.     

电感耦合等离子体发射光谱法测定烟道灰中的铟

铟是一种银白色稀有稀散金属,在地壳中的平均质量分数为0.000 01%,为了准确测定烟道灰样品中低含量的铟,通过对样品成分的初步分析,确定实验中溶解样品所用的酸及其比例。依次逐步加入HCl, HNO3, HF和HClO4(V∶V∶V∶V=15∶5∶2∶2),将样品完全溶解后,冷却至室温并移入分液漏斗,在HBr介质中,以溴化铵做盐析剂(溶液体积控制在25 mL左右);移取25 mL乙酸乙酯作为萃取剂和稀释剂,萃取液直接导入配备有机进样系统的电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES),选择In 230.606 nm为分析谱线,对烟道灰样品中的铟进行测定,从而建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定烟道灰样品中铟的方法。实验样品溶解后,采用萃取分离法消除基体元素及共存元素的干扰。通过对萃取酸度、萃取剂、萃取方法、盐析剂、分析谱线等条件试验,确定了最优的实验条件。铟的质量浓度在0.25~4.00 mg·L^-1范围内与其发射强度呈线性关系,校准曲线线性相关系数为0.999 3,检出限为0.03 mg·L^-1,测定结果的相对标准偏差(n=11)小于5%,回收率在92%~102%之间。按照上述试验步骤测定5个烟道灰样品中的铟含量,其测定结果与ICP-MS法比较吻合。另外,与现有的分析方法(EDTA滴定法、分光光度法、原子吸收光谱法、 X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法及质谱法等)相比,该法具有简便,快速,灵敏,准确度较高的优点,可用于铟含量在0.000 8%~0.10%之间烟道灰样品的批量检测。     

算法融合的差分吸收光谱法烟气SO_2浓度在线监测研究

过去几十年中差分吸收光谱技术(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)在大气污染物监测方面取得了成功应用.文章提出了根据差分吸光度最大值(OD'm)设定阈值的思想,将传统DOAS算法与基于卡尔曼滤波的DOAS算法相结合,利用两种算法在相同信噪比下具有不同反演精度的特点,在保证测量精度的前提下提高了DOAS系统的检测极限,较好地解决了短光程下低浓度气体的测量精度问题.在常温常压和流动状态下,对烟气中的SO2浓度测量进行了理论和实验研究.研究结果表明,改进的DOAS算法在OD'm＜0.048 1时,SO2浓度测量精度较高,测量下限可低于28.6 mg·m-3,零点漂移低于2.9 mg·m-3传统DOAS算法在0.048 1＜OD'm＜0.927 2时,SO2浓度测量精度较高;两种算法对OD'm＞0.927 2时的SO2浓度测量都存在较大的误差,必须进行线性度校正.     

低品位烟气余热回收换热器热力学分析

低品位烟气余热回收过程存在冷凝现象,烟气的放热过程分为显热、潜热两部分。冷凝时,局部热流率和熵产率明显增大;增加水蒸气质量分数、冷却水质量流量和降低烟气入口温度都会导致烟气提前冷凝;存在最优冷却水质量流量使得热回收过程熵产数最小。另外,提出热回收效率评价烟气热回收程度,该指标受冷凝的影响很大。随着烟气中蒸汽质量分数的增加,冷凝过程的影响明显增强,因此,在低品位烟气的全热回收中必须考虑潜热的影响。     

富氧燃烧烟气喷淋脱水过程数值模拟

富氧燃烧系统中,脱硫后的高湿烟气需要经过脱水处理才能作为循环烟气利用,喷淋塔是一种常用的脱水设备。本文用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对喷淋塔的烟气脱水过程进行了三维建模模拟,得到了喷淋塔内的温湿度分布并用实验结果进行了验证。通过该模型分析了喷嘴的操作参数和运行特性对液滴平均运动时间和脱水效果的具体影响,讨论了数值模拟中出口烟气"过饱和"现象的成因,研究了不凝气组分对脱水过程的影响,为富氧燃烧脱水系统的设计提供了基础数据和理论方法。     

生物质废弃物的烟气强化水洗脱碱研究

本文基于CO2溶于水形成碳酸的原理,提出生物质电厂烟气强化水洗法,对生物质中水不溶AAEM(如有机AAEM、CaCO3及CaSO4等)进行有效脱除,从而抑制其燃烧过程的结渣沾污.实验结果表明,烟气强化水洗对生物质中Na、P、S、Cl、K、Ca等无机元素均有很好的脱除效果,且明显优于传统水洗,K和Ca的脱除率分别达到87％和40％.烟气强化水洗明显抑制了生物质燃烧过程中灰的熔融结渣现象,灰的软化温度从原料灰的982℃提高到了1034℃.所以,烟气强化水洗是一种有效的抑制生物质燃烧过程中结渣沾污的方法.而且,此方法也提出了一条生物质电厂烟气资源化利用的新途径.     

变论域模糊控制器单元机组SCR烟气脱硝控制研究

SCR烟气脱硝系统的脱硝率由喷氨量来控制,而喷氨流量控制系统控制喷氨量,因此,优化喷氨流量控制系统能有效提高脱硝率。设计了一种基于变论域的模糊控制器来实现喷氨量的优化控制,并采用 MATLAB 仿真软件对此控制方案进行仿真,并与传统的控制方案的结果进行对比分析。结果表明,基于变论域的模糊控制喷氨流量系统相对于传统的PID控制,其超调小,且鲁棒性较强,有效地提高了控制品质。     

改性煤基活性炭对燃煤烟气中汞的脱除

本文以无烟煤为前驱体,采用KOH活化法制备了煤基活性炭,并以NH4I为改性剂对活性炭进行改性,用于燃煤烟气中汞的脱除。实验研究了负载的NH4I的质量分数、烟气温度以及烟气成分对改性活性炭脱汞性能的影响。研究结果表明,最佳的NH4I负载质量分数为0.07;在80~180℃的温度范围内,随着温度的升高,活性炭的脱汞效率逐渐降低。烟气中的O2、CO2、NO、HCl等组分对改性后的活性炭的脱汞效率具有一定的促进作用,SO2则有明显的抑制作用;但由于改性活性炭具有较好的抗硫效果,当烟气中含有微量的SO2时,活性炭的平均脱汞效率仍可达到87.95%。采用热再生法对改性活性炭进行再生,结果表明,400℃下再生的活性炭的脱汞率为95.82%,但随着再生次数的增加,活性炭脱汞效率不断降低。