超低排放条件下湿法脱硫塔能效分析研究

发布时间：2020-06-28 21:12

【摘要】：2015年12月11日环境保护部、发展改革委、能源局印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》,提出到2020年,全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放。对污染物控制的严格化势必导致减排代价的提高,湿法脱硫塔作为燃煤电厂高能耗环保设备,其巨大的浆液循环量和烟气系统阻力等使发电机组供电煤耗上升约3～6g/(kW · h)。对脱硫塔能源利用率认识的不足是其节能运行、改造的一大障碍,因此目前亟待对超低排放条件下湿法脱硫塔的能效变化规律进行研究,并形成一定的评价分析方法。本文依据双模理论以及Abramzon-Sirignano湍流液滴蒸发模型构建了湿法脱硫塔传热、传质模型,采用Realizable k-epsilon湍流模型描述了烟气湍流流动、DPM模型描述浆液液滴运动过程。以某电厂150 MW超低排放机组湿法脱硫塔为研究对象进行了数值模拟研究。模拟结果表明:(1)液/气比和截面烟气流速是影响脱硫塔内传热、传质过程的关键参数。(2)传热方面,本文将脱硫塔入口至第一层喷淋层之间的区域定义为“核心传热区”。随着液/气比增加烟气降温行程逐步减小,热量传递的主要区域从合金托盘上侧向其下侧转移;随着截面烟气流速增大烟气降温行程增大,高温区域向上方及脱硫塔入口对侧延展,气液分界面向脱硫塔入口对侧扩张。(3)传质方面,脱硫效率随着液/气比增大而增大,在液/气比超过22 L/Nm3以后,脱硫效率基本不变;脱硫效率同截面烟气流速呈现正相关性,气液两相湍动相较于烟气滞留时间对二氧化硫传质过程的促进作用更大;入口 SO2浓度对脱硫效率影响很小。(4)增效设备能明显改善“短路烟气”传热、传质过程。本文设计了基于电耗的能耗计算方法,即将石灰石消耗和工艺水耗折算为电耗,把湿法脱硫塔能耗统一在电耗上。综合考虑能耗和脱硫性能两个因素,依据不同分析策略提出了 3个能效分析指标(脱硫用电率IC/O、脱硫效能比IS/C和脱硫能效值IC/S),研究了湿法脱硫塔能效分析方法。本文选用IC/S作为能效分析指标。本文以指标IC/S作为因变量,研究超低排放条件下运行参数、烟气参数和技术参数对湿法脱硫塔能效的影响规律。数值模拟结果和运行数据表明:(1)IC/S随截面烟气流速而减小,随液/气比增加呈线性增长。(2)IC/S随着入口 SO2浓度增加而减少,两者近似呈反比例函数关系,但入口 SO2浓度不是IC/S的直接影响因素。(3)SO2质量流量是影响能效指标IC/S大小的主导因素,IC/S随着SO2质量流量增加而不断减小,当SO2质量流量大于1200kg/h时,变化趋势逐渐趋于平缓;按运行喷淋层数划分能够得到多条明晰的IC/S变化曲线,曲线间距代表运行喷淋层数增加导致的能耗增加值。(4)机组负荷对IC/S影响很小,实际运行中两者间没有明确的关联。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773
【图文】：

能耗的增效结构设备，整套系统由脱硫塔子系统、烟气子系统、石膏脱水及储存逡逑子系统、石灰石浆液制备子系统、工艺水子系统、浆液排放及收集子系统和废水逡逑处理子系统等七大子系统构成，其中最重要的就是脱硫塔子系统，如图１－１所示。逡逑本文将湿法脱硫塔中的设备分为维持运行设备和增效设备两类，维持运行设备又逡逑可依据运行方式分为持续运行设备和间断运行设备。逡逑；逦Ｌ邋．邋．邋＿邋．逦■—’逡逑ｊ逦．．…ｍ．．．．．烟气系统；逡逑ｎ逦逦１逡逑一逦＝＝？－逡逑ｔ逡逑＿邋工乙水系￣逦＾邋＾邋ｓ邋ｓｒ４逡逑：逦逦；逦ｆｃ？－逦４ｆｔ邋ｉｆ邋＊逦｜逡逑逦＾逦Ａ邋Ａ邋Ａ邋Ａ逡逑烟气系统逦？吸收塔逦Ｙ邋ｙ邋ｔ邋一逡逑循环浆液泵逡逑！逦Ｉ逦ｊ逦逡逑石膏浆液泵逦Ｉ逦！逡逑Ｉ逦Ｉ逦：邋ｉ邋＾邋ｉ逦逦逡逑ｔ逦Ｉ逦ｖ逦＾逦石灰石浆液制逡逑Ｃｊ邋（ｊ邋ｕ脉冲悬浮泵逦＜逦备系统逡逑…岕舰逦：逦＾逡逑石膏脱水及存逦浆液排放及收逡逑储系统邋｜逦集系统逡逑图１－１脱硫塔子系统图逡逑１．３．１维持运行设备逡逑脱硫塔中保证脱硫进程进行维持系统正常运作的设备可称之为维持运行设逡逑６逡逑

山东大学硕士学位论文逡逑充分混合接触，对脱硫效率产生有利影响。逡逑合金托盘也称为孔板，如图１－２所示，布置在最下层喷淋层与脱硫塔入口之逡逑间，可以很大程度上改善塔内烟气流动不均匀的问题，使之得到很好的均布效果，逡逑避免局部烟气聚集对脱硫过程产生不良影响。此外，浆滴落到孔板上部积累有一逡逑定高度的持液层，可以起到类似“鼓泡塔”的效果，增加烟气与石灰石浆液的接逡逑触机会与传质面积，较大的提高了脱硫效率和粉尘捕集率。部分厂家在常规合金逡逑托盘设计的基础上结合ＣＦＤ数值模拟研究，发现采用非对称、非均匀布孔设计，逡逑可以更加有效的提高脱硫塔内烟气流动均匀性，从而进一步提升装置整体的脱硫逡逑除尘性能。逡逑ＤＬ环板也称为聚气环或提效环，如图１－３所示，布置在脱硫塔内壁、各喷逡逑淋层下方0．５ｍ－ｌｍ处的环形挡板。在脱硫塔中心区域

【参考文献】

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1 李立清;张纯;黄贵杰;刘铮;马卫武;;多组分颗粒轨道模型氨法脱硫过程仿真研究[J];中国电机工程学报;2014年32期

2 程永新;胡玲玲;;湿法脱硫系统的节能降耗优化措施[J];浙江电力;2014年08期

3 刘剑;;燃煤机组湿法脱硫系统能效评估方法研究[J];电气应用;2013年S2期

4 徐钢;袁星;杨勇平;陆诗原;黄圣伟;张锴;;火电机组烟气脱硫系统的节能优化运行[J];中国电机工程学报;2012年32期

5 聂鹏飞;王洋;吴学民;;600MW机组湿法脱硫装置水耗分析[J];热力发电;2012年10期

6 辛娟娟;周致富;辛慧;陈斌;王国祥;郭烈锦;;单个液滴蒸发模型中不同质量传递公式的有效性分析[J];化工学报;2012年06期

7 杨爱勇;韦飞;祝业青;惠润堂;颜俭;;影响湿法脱硫烟气系统电耗的因素[J];节能与环保;2010年03期

8 周晓辉;骆文波;廖永进;;火电机组烟气脱硫装置运行分析及优化建议[J];广东电力;2009年08期

9 郭欣;;降低湿法脱硫系统的电耗分析[J];山西电力;2009年03期

10 钟毅;高翔;王惠挺;骆仲泱;倪明江;岑可法;;基于CFD技术的湿法烟气脱硫系统性能优化[J];中国电机工程学报;2008年32期

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1 李秀忠;王兆利;杨德国;王玉恒;;火电厂脱硫系统优化运行与节能[A];第二届电站锅炉优化运行与环保技术研讨会论文集[C];2014年

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1 霍旺;石灰石—石膏湿法脱硫过程的吸收、氧化及结晶机理研究[D];浙江大学;2009年

2 钟毅;基于WFGD系统的硫、氮、汞污染物协同脱除的理论与实验研究[D];浙江大学;2008年

3 王伟之;钠碱法烟气脱硫吸收过程气液传质及反应特性研究[D];天津大学;2007年

4 林永明;大型石灰石—石膏湿法喷淋脱硫技术研究及工程应用[D];浙江大学;2006年

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1 秦明臣;单塔双循环湿法烟气脱硫传质过程模拟及结构优化研究[D];山东大学;2016年

2 张春鑫;华能丹东电厂减排方案及效益评价[D];华北电力大学(北京);2016年

3 梁国智;300MW机组脱硫系统能效分析及其优化研究[D];华南理工大学;2015年

4 史梦洁;石灰石—石膏湿法脱硫系统综合能效评估方法研究[D];华北电力大学;2014年

5 王建峰;工业锅炉湿法脱硫喷淋塔流场优化与传质数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 蒯乐;后缘无缝襟翼与前缘缝翼的一体化优化设计[D];上海交通大学;2011年

7 陈晓利;脱硫塔内雾化蒸发及反应特性数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2007年

本文编号：2733464