脱硫塔内单液滴捕集颗粒物的数值模拟

针对脱硫塔内单液滴捕集颗粒物,建立了考虑惯性、拦截、布朗扩散、热泳和扩散泳作用的单液滴捕集颗粒物模型。基于数值模拟结果分析了温度、液滴直径和颗粒粒径对单液滴捕集过程及效率的影响规律。无量纲分析表明,对脱硫塔环境下亚微米颗粒物的捕集,泳力作用强于惯性作用。推导了考虑Stefan流的扩散泳效率计算公式,经数值模拟结果检验,采用该公式能够准确地计算湿法脱硫过程对颗粒物的脱除效率。     

准东煤灰沉积与无机元素迁徙特性研究

本文在一维沉降炉实验系统中进行准东煤燃烧实验,在沉降炉底部不同烟气温度处采用沉积取样探针收集灰样,采用低压撞击器(DLPI)与水冷稀释取样探针收集微细颗粒物,并采用扫描电镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)对灰样及细颗粒物进行分析获得准东煤燃烧过程中灰沉积特性与微细颗粒物形成机理,进而得到Na、Ca及S的迁移规律及其在结渣过程中所起作用。结果表明,准东煤中Na、Ca一共分为两类,一部分Na、Ca与硅铝结合形成硅铝酸盐,在燃烧过程中不可气化;剩余含Na、Ca化合物释放到烟气中并与S结合形成气相Na2SO4与CaSO4。随着烟气温度降低,Na、Ca的硫酸盐一部分在灰颗粒表面凝结,一部分形成气溶胶颗粒直接释放到大气中或发生团聚黏附在灰颗粒表面。     

湿式相变凝聚技术协同湿式电除尘器脱除微细颗粒物研究

针对传统除尘设备对0.1~2μm微细颗粒物的超低脱除能力,本文首次提出了将湿式相变凝聚除尘与湿式静电除尘两者结合,以强化微细颗粒之间的团聚与长大而实现高效脱除的新型除尘方法。基于饱和烟气中可凝结气体的强制相变冷凝作用原理,同时考虑惯性、拦截、布朗扩散和热泳力作用等综合脱除机制,自行开发与设计了湿式相变凝聚器。该装置协同湿式电除尘器在江苏省某600 MW机组进行了工程化示范研究,并采用低压撞击器得到了凝聚器开关状态下系统进、出口的颗粒物粒度分布。结果表明:饱和烟气的相变冷凝与柔性管排的合理布置可明显提高微细颗粒物的凝聚效果;加装湿式相变凝聚器可以显著增加微细颗粒物的脱除效率,同时能够保证系统出口颗粒物排放浓度小于2 mg·m~(-3)。该技术的提出为燃煤烟气的"近零排放"指出了新的发展方向。     

基于改进颗粒凝结方程模拟生长管内微细颗粒凝并与脱除

微细颗粒严重危害人类健康与环境,针对湿法烟气脱硫系统后烟气中微细颗粒浓度不降反升,湿式相变凝并技术是脱除烟气中微细颗粒物的新技术。本文首先考虑颗粒性质的不同以及颗粒与载流气体的速度差造成颗粒凝结长大速率不同,改进了颗粒凝结长大解析式并建立了颗粒凝并长大数学模型;其次,在普通生长管中加装两层旋流装置,以增加颗粒的离心力与烟气湍流强度;最后,采用CFD方法对普通生长管与旋流生长管流场进行数值模拟。结果表明:采用改进后的颗粒凝并长大数学模型能更准确地模拟生长管内微细颗粒凝并长大特性,模拟结果为试验测量值的88.2%,比原数学模型模拟精度提高了 11.3%;对比旋流生长管与普通生长管,烟气在旋流生长管内不仅停留时间长,而且可以获得较高且均匀的过饱和度,有效促进了微细颗粒凝并长大;旋流生长管对微细颗粒的数量浓度脱除效率高达65.8%。     

荷电液滴捕集细颗粒物的数值模拟研究

对固定荷电液滴吸附细颗粒物进行了数值模拟计算。采用微漏电模型计算电场分布和作用在液滴上的电场力。利用VOF模型追踪液滴自由界面,考虑自由界面流体体积分数过渡引起的物性参数变化。通过求解牛顿方程计算固体细颗粒物的运动轨迹。计算模拟了细颗粒物在库仑力、电场力、流体黏阻以及重力的作用下脱离基底被荷电液滴捕集的全过程,分析了不同电场强度、颗粒粒径以及液滴粒径等因素对吸附效率的影响。计算结果与实验结果吻合较好。     

湿式静电协同脱除SO_2、PM试验研究

湿式静电除尘技术是实现燃煤烟气超低排放的关键技术,本文研究了湿式静电中电晕放电对SO_2强化吸收的影响规律,并就SO_2对电晕电流的形成、粉尘脱除的影响进行了研究。结果表明:湿式静电中喷淋液滴对SO_2具有洗涤作用,电晕放电可以强化液滴对SO_2的吸收效果,提高气液相间的有效传质速度。湿态条件下放电可最高实现SO_2传质提高13.8%,干态条件下放电对SO_2无脱除效果。SO_2吸附电子致使进入吸附区的自由电子数目减少,降低了颗粒的荷电,粉尘的脱除效率下降。     

颗粒物Mie散射对差分吸收光谱技术的影响

差分吸收光谱法(DOAS)应用于固定污染源烟气排放在线监测时,由于烟气中烟尘颗粒物含量较高,烟尘颗粒物Mie散射引起的消光对准确反演气体浓度应有一定影响,通过对1～10μm烟尘颗粒物Mie散射对DOAS影响的数值模拟和实验研究得出,烟尘颗粒物的散射光强与颗粒粒径分布、颗粒数密度有关,随着颗粒粒径和颗粒数密度增加,气体的差分吸收度随之而增加,差分吸收度曲线的频率特性发生变化,传统DOAS算法中的应用多项式滤波已无法消除颗粒物Mie散射对气体差分吸收度的影响,气体浓度的反演结果远远偏离真实值.     

荷电液滴捕集颗粒物特性的研究

设计了荷电液滴捕集颗粒物的实验装置,对自由落体荷电液滴捕集颗粒物特性进行了实验研究。荷电液滴穿过粉尘室捕集颗粒物并在载玻片上铺展,利用显微镜对不同下落高度和荷电量的荷电液滴吸附的颗粒物在液滴表面的沉积特性进行了观察和分析。实验表明:荷电液滴的颗粒物捕集量高于非荷电液滴一个数量级以上;颗粒物在荷电液滴表面发生了显著的团聚现象;荷电液滴的迎风面是捕集颗粒物的主要区域,但是颗粒物的实际沉积区域小于液滴的半球面;降低下落高度或增大荷电量能够提高液滴对颗粒物的捕集半径,但是会加剧液滴捕集效率的波动;在一定的雷诺数范围内,液滴对颗粒物的捕集量与其电荷量呈线性比例关系。     

水洗去除单乙醇胺气体和颗粒数值模拟

本文分两部分研究水洗对于单乙醇胺(MEA)的去除作用,一是吸收MEA气体,二是捕捉MEA液相颗粒,这两部分都从单一水滴的捕获机制开始,进而分析喷淋液滴群的吸收捕捉过程。模型计算结果表明,液滴粒径对于MEA气体吸收和颗粒捕获这两方面的影响是不同的,存在最佳的液滴粒径,使得联合脱除气体和颗粒的效率达到最高。喷淋初始速度对气体吸收和颗粒捕获过程的影响规律截然不同。在颗粒粒径0.5~10μm的范围内,颗粒越小越难脱除。     

燃煤细微颗粒声波团聚的机理研究

采用声波团聚疗法促使燃煤电厂产生的细微烟尘颗粒在较高强度下的声场巾团聚为较大颗粒,以此提高除尘器对细微颗粒的脱除效率.建立了以同向凝聚和流体力学作用为机理的烟尘气溶胶声波团聚动力学模型,经过数值模拟求解得到烟尘粒子团聚后的再分布曲线.模拟计算结果与声压(SPL)为130～150 dB,频率为1000～4000 Hz,烟尘浓度为2～10g/m3条件下的团聚实验相比较,得到较好的吻合.当声压SPL增加时,PM10和PM2.5质量百分比相对于初始分布均有明显下降,表明细微颗粒的团聚效果明显.