燃煤电厂烟气冷凝法水回收及颗粒物控制试验研究
发布时间：2021-07-02 17:04
我国水资源形势日趋紧张,燃煤电厂消耗大量的水资源,电厂湿法脱硫系统后的烟气中蕴含大量水分,却很少得到有效利用,采用烟气冷凝法对其中水分进行回收,对缓解电厂用水需求具有实际意义。同时,环保标准的提高对颗粒物等污染物的排放也提出了更高的要求,现有超低排放改造不可避免的增加了能耗,利用烟气冷凝协同脱除颗粒物等烟气污染物以实现超低排放甚至近零排放获得了越来越多的重视。通过理论研究和现场试验对照,探究湿法脱硫系统后的烟气状态,确定其水回收和颗粒物协同脱除的有利工况条件。采用试验研究湿烟气的水回收特性、冷凝换热特性,确定烟气冷凝水回收的重要参数指标。优化选取了颗粒物浓度的测试方法,用于现场测试,获得了烟气冷凝脱水对颗粒物和其他可溶性组分的脱除效果,分析了颗粒物各组分在烟气冷凝回收过程中的变化规律。对烟气水回收、颗粒物控制、余热利用进行了分析,总结提出了4种工程应用技术方案。获得的主要研究结论如下:一、烟气经湿法脱硫系统后基本处于饱和或过饱和状态,蕴含大量水分,是水冷凝回收、颗粒物成核脱除的有利场所。二、烟气温降与烟气水回收率线性相关,冷却水相对流量较低时,冷却水相对流量对烟气温降的影响非常显著,但...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相变凝聚颗粒脱除原理
浙江大学硕士学位论文绪论7Cui[32]等认为，颗粒物在烟气冷凝器中可能发生两种过程：沉积和团聚。包括扩散沉积、热泳、惯性沉积等机制，此外颗粒物的聚合生长也可能发生。图1-2阐述了在湿空气冷却和冷凝的条件,通过热泳力的叠加扩散，进一步提高了颗粒捕获效率。冷凝过程中产生的Stefan流动是引起扩散的主要原因,在此条件下,当相对湿度为100%的烟气达到管道的冷表面时,就会发生水汽凝结，在这一过程中,烟气体积减少约13%。水蒸气不断地向管表面扩散,被称为Stefan流动。Stefan流动可能在每个细颗粒上产生方向指向管内的成分阻力（Fd）,从而使细颗粒移动、撞击并沉积到管的表面。热泳力（Ft）和成分阻力（Fd）改变颗粒物运动方向使其朝管壁方向运动，有利于颗粒物的捕集。由于颗粒粒径和相对滑移速度较小，相较于扩散泳和热泳力，萨夫曼升力、巴塞特力、马格纳斯力、压力梯度力等相对较小，因而在考虑湿烟气的相变凝结颗粒物协同脱除的过程中可以被忽略。图1-2颗粒捕集条件团聚作用包括单颗粒的生长和多颗粒的聚集。单个粒子的生长:单个粒子的生长可能来自非均质冷凝。当接近换热器管时,烟气温度降低,从而使湿烟道气体从饱和状态变为过饱和状态。根据Yang[33]等对异质冷凝的研究成果,湿过饱和烟气中的水蒸气容易以细颗粒为冷凝物的核心。冷凝会波及到其他细颗粒,从而使颗粒变得容易被捕获。多颗粒的聚集:液桥的结合效应可能加速颗粒聚集。细粒子不断地进行不规则运动,偶尔也会相互碰撞。水蒸气凝结在颗粒表面形成一层水膜,水膜被认为通过液体桥力将碰撞的粒子结合在一起,从而促进了团聚细粒[34]。这一观点也得到了先前研究[35,36]的支持。1.3.1湿烟气相变颗粒物协同脱除研究现状
浙江大学硕士学位论文绪论13图1-4USEPAMethod202采样方法为解决溶解气体带来的误差，AirControlTechniques,P.C.[61]采用干冲击瓶代替装有去离子水的湿冲击瓶，如图1-5,测试设备中的液态水只源于烟气中的水蒸气冷凝，因此有效地减少了可溶性气体的溶解和反应，降低了测量结果的正向偏差。为了避免气溶胶颗粒物的逃逸，设计了滤膜过滤器用于捕捉未能在冲击瓶中沉积的气溶胶颗粒物。相较于Method202，该方法可以减少CPM的正向测量误差达66%。图1-5改良的CPM测试方法EPA参考AirControlTechniques,P.C.的方法对Method202进行了改进，提出
【参考文献】：
期刊论文
[1]高湿地区燃煤机组烟气“消白”的计算[J]. 贺艳艳. 福建师大福清分校学报. 2019(05)
[2]除雾器整体结构优化[J]. 陈鸿伟,徐继法,冯旭鹏,贾建东,刘拓. 中国电机工程学报. 2019(17)
[3]燃煤锅炉烟气可凝结颗粒物研究进展[J]. 张斌,杨柳,李军状,王康慧,麻丁仁,盛重义. 环境科学与技术. 2019(02)
[4]相变凝聚器内蒸汽凝结与细颗粒团聚规律研究[J]. 王述浩,李水清,段璐,史文峥,薛建明,刘建民. 中国电机工程学报. 2017(24)
[5]中国火电节水现状分析及措施建议[J]. 潘荔,刘志强,张博. 中国电力. 2017(11)
[6]长三角地区中小燃煤锅炉PM2.5成分谱特征[J]. 徐健,黄成,李莉,陈勇航,楼晟荣,乔利平,王鸿宇. 环境科学. 2018(04)
[7]燃煤电厂湿烟气余热及水分回收技术研究[J]. 田路泞,韩哲楠,董勇,吕扬,李玉忠,陈玺,刘威. 洁净煤技术. 2017(05)
[8]褐煤干燥乏气水回收与换热特性实验研究[J]. 秦远智,付豪,王进仕,刘明,严俊杰. 中国电机工程学报. 2017(12)
[9]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[J]. 谭厚章,熊英莹,王毅斌,曹瑞杰. 工程热物理学报. 2016(12)
[10]新形势下火电厂节水减排工作特点及关键[J]. 杨宝红. 热力发电. 2016(09)
博士论文
[1]燃煤烟气中可凝结颗粒物及典型有机污染物的排放特性实验研究[D]. 李敬伟.浙江大学 2018
[2]声波联合电场作用细颗粒物脱除机理与方法[D]. 陈浩.浙江大学 2017
硕士论文
[1]燃煤锅炉烟气中水分回收利用研究[D]. 彭越宇.浙江大学 2018
本文编号：3260867
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相变凝聚颗粒脱除原理
浙江大学硕士学位论文绪论7Cui[32]等认为，颗粒物在烟气冷凝器中可能发生两种过程：沉积和团聚。包括扩散沉积、热泳、惯性沉积等机制，此外颗粒物的聚合生长也可能发生。图1-2阐述了在湿空气冷却和冷凝的条件,通过热泳力的叠加扩散，进一步提高了颗粒捕获效率。冷凝过程中产生的Stefan流动是引起扩散的主要原因,在此条件下,当相对湿度为100%的烟气达到管道的冷表面时,就会发生水汽凝结，在这一过程中,烟气体积减少约13%。水蒸气不断地向管表面扩散,被称为Stefan流动。Stefan流动可能在每个细颗粒上产生方向指向管内的成分阻力（Fd）,从而使细颗粒移动、撞击并沉积到管的表面。热泳力（Ft）和成分阻力（Fd）改变颗粒物运动方向使其朝管壁方向运动，有利于颗粒物的捕集。由于颗粒粒径和相对滑移速度较小，相较于扩散泳和热泳力，萨夫曼升力、巴塞特力、马格纳斯力、压力梯度力等相对较小，因而在考虑湿烟气的相变凝结颗粒物协同脱除的过程中可以被忽略。图1-2颗粒捕集条件团聚作用包括单颗粒的生长和多颗粒的聚集。单个粒子的生长:单个粒子的生长可能来自非均质冷凝。当接近换热器管时,烟气温度降低,从而使湿烟道气体从饱和状态变为过饱和状态。根据Yang[33]等对异质冷凝的研究成果,湿过饱和烟气中的水蒸气容易以细颗粒为冷凝物的核心。冷凝会波及到其他细颗粒,从而使颗粒变得容易被捕获。多颗粒的聚集:液桥的结合效应可能加速颗粒聚集。细粒子不断地进行不规则运动,偶尔也会相互碰撞。水蒸气凝结在颗粒表面形成一层水膜,水膜被认为通过液体桥力将碰撞的粒子结合在一起,从而促进了团聚细粒[34]。这一观点也得到了先前研究[35,36]的支持。1.3.1湿烟气相变颗粒物协同脱除研究现状
浙江大学硕士学位论文绪论13图1-4USEPAMethod202采样方法为解决溶解气体带来的误差，AirControlTechniques,P.C.[61]采用干冲击瓶代替装有去离子水的湿冲击瓶，如图1-5,测试设备中的液态水只源于烟气中的水蒸气冷凝，因此有效地减少了可溶性气体的溶解和反应，降低了测量结果的正向偏差。为了避免气溶胶颗粒物的逃逸，设计了滤膜过滤器用于捕捉未能在冲击瓶中沉积的气溶胶颗粒物。相较于Method202，该方法可以减少CPM的正向测量误差达66%。图1-5改良的CPM测试方法EPA参考AirControlTechniques,P.C.的方法对Method202进行了改进，提出
【参考文献】：
期刊论文
[1]高湿地区燃煤机组烟气“消白”的计算[J]. 贺艳艳. 福建师大福清分校学报. 2019(05)
[2]除雾器整体结构优化[J]. 陈鸿伟,徐继法,冯旭鹏,贾建东,刘拓. 中国电机工程学报. 2019(17)
[3]燃煤锅炉烟气可凝结颗粒物研究进展[J]. 张斌,杨柳,李军状,王康慧,麻丁仁,盛重义. 环境科学与技术. 2019(02)
[4]相变凝聚器内蒸汽凝结与细颗粒团聚规律研究[J]. 王述浩,李水清,段璐,史文峥,薛建明,刘建民. 中国电机工程学报. 2017(24)
[5]中国火电节水现状分析及措施建议[J]. 潘荔,刘志强,张博. 中国电力. 2017(11)
[6]长三角地区中小燃煤锅炉PM2.5成分谱特征[J]. 徐健,黄成,李莉,陈勇航,楼晟荣,乔利平,王鸿宇. 环境科学. 2018(04)
[7]燃煤电厂湿烟气余热及水分回收技术研究[J]. 田路泞,韩哲楠,董勇,吕扬,李玉忠,陈玺,刘威. 洁净煤技术. 2017(05)
[8]褐煤干燥乏气水回收与换热特性实验研究[J]. 秦远智,付豪,王进仕,刘明,严俊杰. 中国电机工程学报. 2017(12)
[9]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[J]. 谭厚章,熊英莹,王毅斌,曹瑞杰. 工程热物理学报. 2016(12)
[10]新形势下火电厂节水减排工作特点及关键[J]. 杨宝红. 热力发电. 2016(09)
博士论文
[1]燃煤烟气中可凝结颗粒物及典型有机污染物的排放特性实验研究[D]. 李敬伟.浙江大学 2018
[2]声波联合电场作用细颗粒物脱除机理与方法[D]. 陈浩.浙江大学 2017
硕士论文
[1]燃煤锅炉烟气中水分回收利用研究[D]. 彭越宇.浙江大学 2018
本文编号：3260867
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