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脱硫废水旁路塔雾化蒸发数值模拟

北极星环保网来源:中国电力 佘晓利等2019/4/18 10:38:59我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:脱硫废水 雾化蒸发 烟道蒸发

由表3可见,出口烟气中含湿量(水质量(kg)/干空气质量(kg))设计计算值为0.112,与单喷嘴模拟结果(0.108)和三喷嘴模拟结果(0.100)分别相差3.57%和10.71%,可认为计算与模拟有着一致的对应关系。

由图4a)、图4b)可见,液滴在塔内旋转流动,三喷嘴情况下液滴蒸发很快,几乎在塔的中部即蒸发完全,出口温度达到设计要求,烟气回到烟道后对静电除尘无影响;单喷嘴情况下,出口温度与设计值相差约5℃,仍有约3.34%的液滴未完全蒸干即逃逸出去。三喷嘴的蒸发塔中,单个喷嘴所需的雾化量越少,液滴在烟气流场的带动作用下越容易散开,根据对流传热学分析可知,其增大了与烟气的换热面积,液滴完全蒸干也越容易。

3.3烟气温度对雾化蒸发的影响

考虑到负荷波动对烟气温度的影响,考察了550~650K时烟气温度对液滴群蒸发质量的影响。

由3.2节可知,600K时三喷嘴蒸发塔可满足设计要求。由传热理论可知,温度越高,蒸发越容易,在温度超过600K时,可完全满足设计要求。通过数值模拟得到初始粒径相同时液滴粒径随烟气温度的变化关系(见图5)。

QQ截图20190418101123.jpg

图5烟气温度变化对蒸发时间的影响

液滴粒径为60μm时,随着热量的不断传输,液滴粒径首先平稳减小,后快速蒸干消失,随着加热的进行,液滴颗粒直径越来越小,比表面积变大,烟气的热量吸收更快,导致液滴直径变化加快,蒸发所用时间减少。追踪300个液滴颗粒,发现温度越高,蒸干所需要的时间越短,平均蒸发时间从550K时的1.47s减少到650K时的0.48s;烟温低于600K,液滴蒸干所需的时间明显变长。

这是因为温度梯度越大,气体环境向液滴传热能力越强,其蒸发速度也就越快;质量扩散系数随着气流温度的下降而变小,雾化液滴与烟气间的传质能力也变小,造成烟温600K以下时初始的蒸发较慢[23]。

3.4液滴直径对雾化蒸发的影响

为研究颗粒直径对雾化蒸发的影响,选择三喷嘴相距约0.7m布置,每个喷嘴流量0.2kg/s,对粒径为60μm、80μm、100μm、120μm的颗粒轨迹进行模拟,结果如图6所示。

研究结果表明,颗粒越细,液滴在蒸发塔里运动轨迹越少,雾化效果越好,蒸发时间也越短。粒径60μm时,液滴在塔中完全蒸发,80μm时,几乎在塔底出口处完全蒸发,随着粒径的进一步增大,出口逃逸的液滴颗粒越来越多,最高达总液滴颗粒数的13.67%。由此可见,液滴直径对液滴的雾化蒸发影响显著。图6不同直径液滴在烟道烟气中的运动轨迹(单位:s)

QQ截图20190418101114.jpg

图6中,液滴以160m/s的初始速度从实心

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