燃煤电厂间冷排烟塔烟气扩散环境风洞模拟研究

发布时间：2020-09-05 06:51

　　 燃煤电厂经脱硫后的烟气通过高烟囱排放后,为解决由于烟气湿度增加而产生“石膏雨”的情况,需要增加烟气再加热系统,不但增加投资还导致系统复杂、故障频发。随着燃煤发电技术的发展以及环保要求的逐渐提高,在我国北方地区的燃煤电厂采用排烟冷却塔技术可以杜绝“石膏雨”的产生,还可以取消烟囱及其烟气再加热系统,减少环保设施故障,节约了投资。排烟冷却塔的优势在于,在正常的环境工况下,利用塔内巨大热量把锅炉燃烧脱硫后的湿烟气再加热,能比采用烟囱排放方式获得更高的抬升高度,从而使烟气在大气环境中获得更好的扩散效果。但在极端极大环境风速条件下,烟气通过冷却塔排放扩散条件变差,冷却塔下风向形成空腔区(即负压区),空腔区近地面污染物浓度超标,引起环境问题。为进一步研究燃煤发电厂采用排烟冷却塔排放烟气对周围环境的影响,本文应用空气动力学、流体力学及计算机模拟等学科理论,开展了某燃煤电厂项目排烟冷却塔环境风洞实验与模型数据的分析研究,验证了烟气扩散机理,掌握排烟冷却塔排放烟气的扩散动态,确定了排烟冷却塔下风向空腔区的大小以及烟气污染物落地浓度,划定了大气环境防护区距离,为燃煤电厂采用排烟冷却塔技术的环境影响评价提供可靠依据。本文主要开展了以下研究,并取得了一些重要成果:1.通过对烟气扩散的形成过程进行分析研究,对排烟冷却塔空腔区流程分布特性的分析,验证了排烟冷却塔空腔区的形成机理是:稳流-相对固定漩涡-交替涡街-交替涡街-空腔区-紊流。2.本文应用空气动力学、流体力学及计算机模拟等学科理论,合理搭建了某燃煤电厂排烟冷却塔环境风洞实验平台。根据模拟采用几何相似、边界条件相似、两种流动的运动相似和动力相似等理论要求,确定了风洞模拟实验的模型比例。通过对多种形式风洞的对比分析,合理搭建了实验平台,优选出适合于大气污染实验模拟的直吸式双实验段环境风洞,用于本实验,并做了适当完善。确定本实验风洞基本参数是:宽3.5m,高2.2m,长20m。风速调整范围0.1～6.4m/s。优选了测量仪器,确保了测试参数准确可靠。3.开展了排烟冷却塔环境风洞实验与模型数据的分析研究,验证了烟气扩散及空腔区形成机理,得到了排烟冷却塔空腔区大小及烟气扩散浓度与烟塔距离的规律。通过实验分析研究,随着环境风速的逐步增加,烟气在排烟冷却塔出口背风面出现负压回流现象,局部形成流动死区,烟羽出现向下卷夹状态,验证了冷却塔空腔区的存在。空腔区及下风向烟气浓度在距离塔边缘范围内边界效应明显,随着距离的增加,逐渐消弱直至消失。两塔纵向迎风工况下,浓度最高,叠加夏季温差小的因素,最不利于烟气扩散。4.开展了烟塔附近区域大气环境防护距离的研究,通过不同风向条件下空腔区大小及烟气浓度叠加分析,确定了烟塔附近区域大气环境防护距离。本次实验测量两塔纵向迎风风向(NE风向)、两塔横向迎风(SE风向)、两塔中心连线与风向成45度(S风向)三种风向下空腔区大小。模拟了最不利的工况—夏季(烟气温度与环境温度的温差最小)不同风速条件下下风向不同距离处SO2、NO2、PM10的浓度,通过空腔区大小及烟气浓度叠加分析,最终确定本项目的大气防护范围:是以冷却塔为圆心,半径415m画圆,高度在1500m以内近距离区域。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM621
【部分图文】：

图１－２常规烟囱与排烟冷却塔逡逑

图１－３烟囱与排烟冷却塔示意图

图１－４常规烟囱与排烟冷却塔烟气抬升图逡逑本文以某燃煤电厂排烟冷却塔模型为研究对象，通过环境风洞实验对排烟冷逡逑

【参考文献】

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本文编号：2812701