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( 二 )
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模拟结果与分析当底层喷淋布置在距离烟气入口2.2 m、喷淋层间距为1 m时 ， 出口烟气温度最低 ， 冷凝效果最好 。 喷淋层间距对于流场均匀性和换热有重要影响 。 寻找合适的间距 ， 不需额外过多耗费资金 ， 可达到相对较好的冷凝效果 ， 是一种切实可行的提高气液之间传热传质的方法 ， 以600 MW机组为例 ， 出口烟气温度降低1 ℃ ， 每小时可回收至少0.34 t水资源 。
图3 不同喷淋层间距下出口烟气温度
图4 不同喷淋层间距下烟气流线
60°前增大喷嘴角度的传热传质效果强于60°后喷嘴角度增大 。 找到合适的喷嘴角度 ， 可使液滴尽可能多地覆盖在整个烟气流动截面上 ， 保证流场的均匀性 ， 增大气液接触面积 ， 以低成本来得到较大的经济效益 。
图5 不同喷嘴角度下出口烟气温度
图6 不同喷嘴角度下两喷淋层温度
在其他运行参数不变的情况下 ， 不考虑液滴夹带 ， 液滴粒径越小 ， 气液接触面积越大 ， 传热传质越强烈 ， 烟气的冷却速度越快 ， 冷却后的烟气温度分布越均匀 。 而液滴直径对于冷凝室出口温度的影响并不呈现为一次函数 。 雾化条件较好时 ， 不考虑液滴夹带条件下 ， 将液滴直径减小到210 μm以下 ， 可将湿烟气从323 K至少冷凝至311.75 K ， 600 MW机组每小时可回收至少80 t水资源及6.59 MW能量 ， 环保、经济效益显著 。
图7 不同液滴直径下出口烟气温度
液气比大于3 L/Nm3时 ， 继续增大液气比 ， 冷凝效果增强程度不明显 。 液气比的增加意味着需要耗费大量的冷凝水以及更多的电能 ， 所以实际应用中应该结合经济性综合考虑 。
图8 不同液气比下出口烟气温度
图9 不同液气比下烟气流场分布
温差与水蒸气分压差是驱动气液热质交换的动力 ， 故而加大温差有利于气液传热传质的进行 。 烟气放出显热的同时 ， 还释放了大量潜热 。 因此 ， 液滴温度越低 ， 气液之间的热湿交换效率越高 。
图10 不同液滴温度下出口烟气温度
图11 不同喷淋水温度下出口烟气含湿量
烟气流速为3.5 m/s时 ， 出口温度最低 。 改变烟气流速 ， 使烟气停留时间与湍流强度处在合适的条件下 ， 带来较好的换热效果 。
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