50MW燃煤电厂磁珠喷射脱汞模拟及系统方案设计研究

摘要

我国汞污染问题日益严重，煤燃烧是大气中汞的重要来源。目前我国仍然没有一种较为成熟、经济性较好的脱汞技术方案，现有的脱汞技术存在着运行成本高、不能重复回收利用等缺点。基于飞灰中磁珠脱除烟气中汞的新思路，本文设计了磁珠喷射装置，模拟了磁珠在烟道中的扩散情况，分析了电厂中汞的分布规律，设计了一套磁珠脱汞技术方案。 本文首先介绍了CFD数值模拟选择的数学模型、边界条件以及几何模型。模拟磁珠在烟道的扩散情况，主要涉及质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、湍流模型、物质输运模型和离散相模型等数学模型。按照现场电厂烟道比例1:1，通过调整喷枪数、喷嘴数目，设计了31种布置方式，然后在此基础上设计了逆流和顺流两种喷射方式。 为了系统地比较喷射装置的颗粒扩散效果，本文把这两种喷射装置分成31种布置方式进行数值模拟。采用折流板喷射装置进行模拟时，当2或3个喷枪时，至少有三个截面的颗粒覆盖率达到了80%以上，压降分别为38.5Pa、54.3Pa，停留时间2.0s左右。当采用多孔喷枪时，3×4、4×4、4×5、4×6至少有四个截面的颗粒覆盖率在70%以上，其中4×6三个截面颗粒覆盖率在81%以上。颗粒停留时间在2.0s左右，压降均随着喷嘴数的增大而增大，最大压降分别为15.45Pa、18.61Pa。相同喷嘴数情况下，压降随着喷枪增大而增大。 针对50MW燃煤电厂现场脱汞问题，本文讨论了燃煤电厂汞分布规律和磁珠脱汞技术的方案设计。烟气中绝大部分汞（96.71%）随飞灰进入除尘器并被吸收，排入大气的汞含量较小。汞输入量最大的是煤，汞输出量最大的为飞灰，两者占比均在98%以上。磁珠脱汞技术方案主要由三部分组成：水管路流程、料管路流程和气管路流程。50MW电厂磁珠吸附剂喷射量为230kg/h，设计现场磁珠分选系统飞灰处理能力为10t/h，磁珠改性浸渍设备单罐处理能力为250kg/h。

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