全国能源信息平台|「视频摘要」清华大学杨海瑞教授团队：脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究
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本期推送《洁净煤技术》2020年第3期“超超临界循环流化床锅炉发电技术”专刊的《脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究》 。 为帮助读者直观快速了解文章内容 ， 编辑部邀请作者制作了视频摘要 ， 以动画形式介绍了文章创新点及主要结论 。
文献引用格式：
李璐璐 ， 姚宣 ， 张缦,等.脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究[J].洁净煤技术 ， 2020,26(3):82-89.
LI Lulu,YAO Xuan,ZHANG Man ， et al.Numerical simulation of spray condensation process of desulfurized wet flue gas[J].Clean Coal Technology ， 2020,26(3):82-89.
大中型燃煤电厂多采用湿法脱硫技术 ， 脱硫过程导致大量水分蒸发 ， 600 MW机组经湿法脱硫后排放的烟气中携带水蒸气超过200 t/h 。 脱硫湿烟气中的水蒸气及低温余热是燃煤电厂水资源和能量损耗的重要部分 。
研究表明 ， 脱硫后烟气中的液滴含量越少 ， 烟囱出口烟尘含量越低 ， 因此减少脱硫系统出口含湿量是提高脱硫系统协同除尘能力的关键 。 正确理解湿烟气喷淋冷凝过程的传热、传质及相变规律 ， 对于提高喷淋冷凝效果 ， 降低水资源浪费具有重要意义 。
前人研究大多为喷淋方向及喷淋层组合方式 ， 但喷淋冷却系统设计优化还不完善 ， 如因喷淋层布置高度、喷嘴角度设置不合理而达不到理想的冷却效果；或因喷淋水流量和温度不合适导致水资源和能量的浪费；或因雾化程度过低 ， 导致液滴粒径过大 ， 造成气液接触面积小 。
本文对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进行数值模拟研究 ， 采用双层喷淋布置 ， 为增加气液接触时间在烟气入口上方布置填料 ， 从冷凝室装置结构以及气液两相参数等方面进行了数值模拟和性能分析 。 研究喷淋层不同间距、喷嘴角度、液滴直径、液气比、液滴温度、烟气流速对于冷凝效果的影响 ， 从而确定脱硫湿烟气冷凝优化条件 ， 以期为工程实践提供参考 ， 进而达到节水节能、消白、除尘一体化的目的 。
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模型建立及验证采用双层喷淋布置 ， 顶层喷淋距烟气入口截面3.2 m ， 底层喷淋距烟气入口截面2.2 m 。 填料层高度为0.6 m ， 布置在烟气入口截面上方0.4 m处 。
图1 冷凝室简化模型
气相与颗粒之间的耦合模型 ， 本文采用的是双向耦合模型 。 离散相与连续相的双向耦合是通过求解连续相控制方程和离散相运动方程来实现 ， 直到两相不再随着迭代的进行而变化为止 。
在5次改变液气比中 ， 试验均重复3次 ， 并采用多个测点 ， 故试验值为多次试验的平均值 。 模拟值与试验值最大绝对误差为4.29 K ， 最大相对误差为9%；模拟值与试验值最小绝对误差为2.73 K ， 最大相对误差为3.61 % 。 两者总体相差不大 ， 故认为建模合理 。
图2 模型验证
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