脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究

李璐璐，姚 宣，张 缦，金 燕，杨海瑞

(1.太原理工大学 电气与动力工程学院，山西 太原 030024；2.清华大学 能源与动力工程系，北京 100084； 3.北京国电龙源环保工程有限公司，北京 100039)

0 引 言

我国大部分燃煤发电机组采用石灰石-石膏湿法脱硫，该工艺可使烟气温度降低至45～55 ℃。当低温饱和湿烟气直接经烟囱进入大气环境，不仅会造成水资源和热量的浪费，烟气中水蒸气还会遇冷凝结成微小液滴，从而造成烟囱腐蚀、“石膏雨”、“白烟”等现象。45～55 ℃时，每100 g烟气携带水蒸气4.9～8.7 g，脱硫湿烟气直接排放造成了水资源和热能的浪费。此外，烟气中饱和水分会在烟气中的粉尘或细小颗粒物表面凝结，使其粒度增大，烟气排入大气后，烟温再次降低，进一步发生凝结现象，细颗粒物粒度进一步增大，在烟气抬升高度低和扩散距离短情况下，粒度较大的石膏浆液液滴发生飘落，最终形成“石膏雨”[1-2]。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[3-5]，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。湿法脱硫后的湿烟气产生“白色烟羽”主要是由于脱硫过程中，脱硫浆液与高温烟气直接接触，发生传热传质。一方面水分蒸发，增加烟气含湿量；另一方面，烟气温度降低，烟气携带水蒸气的能力降低。由于环境温度比烟气温度低，饱和湿烟气中的水分排出烟囱会凝结成小液滴形成“白色烟羽”[6-8]。有效脱除湿烟气中的水蒸气，一方面可以在冷凝过程中回收湿烟气冷凝的凝结水和热量，节水节能效果明显；……