煙囪除霧消白

關(guān)于煙囪除霧消白第1頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景1.火電廠濕法脫硫、煤改氣后排放煙氣中含大量水蒸氣，導(dǎo)致大量淡水資源浪費(fèi)、惡化城市景觀、加劇霧霾形成2.煙囪除霧消白的意義除節(jié)水節(jié)能及景觀方面的環(huán)境效益外，還在于因其收集的水中含粉塵顆粒、硫酸鹽、硝酸鹽等等，對(duì)提高系統(tǒng)的除塵和脫硫脫硝效率的提高3.無(wú)論是固體顆粒還是液體顆粒，在電磁流體場(chǎng)中存在相近的運(yùn)動(dòng)行為，除塵和除霧同屬流體力學(xué)多相流問(wèn)題。清華大學(xué)流體力學(xué)一直是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室在流動(dòng)控制和氣固分離（除塵）及氣液分離（除霧）方面做了大量針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的研究工作第2頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景4.課題組擁有我國(guó)第一項(xiàng)細(xì)微顆粒凝聚分離技術(shù)的發(fā)明專利及相關(guān)專利5項(xiàng)，承擔(dān)相關(guān)國(guó)家項(xiàng)目7項(xiàng)、其它項(xiàng)目6項(xiàng)。發(fā)現(xiàn)了多相分離新原理、創(chuàng)造性地提出了“顆粒匯”理論第3頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景1)主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃大氣專項(xiàng)“潔凈煤配套采暖爐具大氣污染物減排技術(shù)研究”2017YFC02114022)負(fù)責(zé)國(guó)家科技支撐計(jì)劃“遠(yuǎn)洋船舶壓載水物理凈化處理技術(shù)”2006BAC11B05子課題3)負(fù)責(zé)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“快速畸變湍流的模式理論、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究”10932005子課題4)負(fù)責(zé)國(guó)防預(yù)研“基于MEMS的新型流動(dòng)控制技術(shù)研究”513130601子課題5)共同主持國(guó)家環(huán)保部規(guī)范編制“火電廠除塵工程技術(shù)規(guī)范HJ2039-2014”1453.1/3606)主持國(guó)家自然科學(xué)基金“電流體場(chǎng)中可吸入顆粒物雙極荷電凝聚機(jī)理研究”104720577)主持國(guó)家自然科學(xué)基金“降低流動(dòng)壓差阻力及旋風(fēng)分離器減阻桿減阻機(jī)理研究”10172055第4頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景5.在煙囪除霧消白應(yīng)用的第一項(xiàng)凝聚理論及技術(shù)方面，發(fā)表論文40余篇，代表性12篇。1）Anapproximateexpressionforthecoagulationcoefficientofbipolarlychargedparticlesinanalternatingelectricfield,JournalofAerosolScience,39(9),793-800,Sep2008顆粒凝聚系數(shù)/氣溶膠科學(xué)2）EHDturbulentflowandMonte-Carlosimulationforparticlechargingandtracinginawire-plateelectrostaticprecipitator,JournalofElectrostatics,66(3-4):130-141.MAR2008顆粒荷電及其軌跡/靜電學(xué)3）TheeffectofanexternalDCelectricfieldonbipolarchargedaerosolagglomeration,JournalofElectrostatics,65(2):82-86,FEB2007外電場(chǎng)對(duì)氣溶膠凝聚的影響/靜電學(xué)4）Effectofanexternalelectricfieldonthechargedistributionofelectrostaticcoagulation,JournalofAerosolScience,37:1370-1377,OCT2006靜電凝聚電荷分布/氣溶膠科學(xué)5）TrackingandParticle-wallCollisioninaWire-plateElectrostaticPrecipitator,JournalofElectrostatics,63(11):1057-1071,SEP2005顆粒軌跡和壁面效應(yīng)/靜電學(xué)6）AnanalyticalexpressionforthecoagulationcoefficientofbipolarlychargedparticlesbyanexternalelectricfieldwiththeeffectofCoulombforce,JournalofAerosolScience,36(8):1050-1055,AUG2005凝聚系數(shù)的解析表達(dá)/氣溶膠科學(xué)第5頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景7）Asimplecriterionforparticle-walladhesioninawire-plateelectrostaticprecipitator,JournalofAerosolScience,36:411-417,MAR2005顆粒壁面碰撞的簡(jiǎn)單判據(jù)/氣溶膠科學(xué)8）Spectralanalysisofunevendatainabipolarchargingagglomerationsystem,ChemicalEngineering&Technology,28(1):72-77,JAN2005雙極凝聚數(shù)據(jù)的頻譜分析/化學(xué)工程和技術(shù)9）Applicationsofupwindanddownwindschemesforcalculatingelectricalconditionsinawire-plateelectrostaticprecipitator,JournalofComputationalPhysics,193(2):697-707,JAN202004上風(fēng)和下風(fēng)格式計(jì)算電場(chǎng)條件/計(jì)算物理學(xué)10）Ananalysisofawire-plateelectrostaticprecipitator,JournalofAerosolScience,33(11):1595-1600,NOV2002線板靜電除塵器分析/氣溶膠科學(xué)11）IntegralAnalysisofaMagneticFieldforanArbitraryGeometryCoilWithRectangularCrossSection,IEEEtransactionsonmagnetics,38(6):3589-3593,NOV2002磁場(chǎng)積分分析/IEEE磁學(xué)12）CollisionandCoalescenceofAluminaParticlesintheVerticalBendingContinuousCaster,ISIJInternational,42(7):717-725,2002氧化鋁顆粒的碰撞和凝聚/國(guó)際ISIJ第6頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景6.在煙囪除霧消白應(yīng)用的第二項(xiàng)“顆粒匯”分離理論及技術(shù)方面，已發(fā)表權(quán)威論文3篇利用擴(kuò)散和相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理除霾的初步試驗(yàn)研究.環(huán)境工程,2015,33(12):75-83亞微米顆粒在匯作用下運(yùn)動(dòng)機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究.力學(xué)學(xué)報(bào),2017,49(2):289-298第7頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景ResearchintoHazeRemovalMethodBasedonDiffusionandRelativeMotion,AerosolandAirQualityResearch,16(7):1757–1763,2016基于擴(kuò)散和相對(duì)運(yùn)動(dòng)清除霧霾的方法研究/氣溶膠和空氣質(zhì)量研究主要獲獎(jiǎng)情況2010，中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)第八屆優(yōu)秀環(huán)境科技工作者獎(jiǎng)2007，NT系列復(fù)合機(jī)理脫硫除塵一體化設(shè)備，教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2006-3052006，中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)第六屆優(yōu)秀環(huán)境科技工作者獎(jiǎng)2005，旋風(fēng)分離器減阻技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用，北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)2004環(huán)-3-002-012003，NT系列脫硫除塵一體化設(shè)備，2003年國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)2003-B-0111995，高效旋風(fēng)除塵器及其理論，國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)16-3-002-05主要社會(huì)兼職中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)理事中國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)會(huì)流動(dòng)顯示專委會(huì)委員國(guó)家自然科學(xué)基金委評(píng)審專家國(guó)家科技部科技獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)審專家國(guó)家教育部獎(jiǎng)勵(lì)基金評(píng)議專家等等第8頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景7.為防止煙氣離開(kāi)煙囪因溫度降低出現(xiàn)白霧，傳統(tǒng)做法大致有三類(lèi)：a）直接加熱，使煙氣溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其含濕量對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度b）直接或間接GGH換熱c）混入大量干熱空氣第9頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)特點(diǎn)在煙囪出口上方，安裝外觀酷似鐵籠子的除霧屏風(fēng)，巧妙充分地利用大氣的自然冷卻能力。外形及結(jié)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，通過(guò)模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定含水汽的煙氣透過(guò)除霧屏風(fēng)時(shí)，氣態(tài)成分順利通過(guò)、液態(tài)成分被阻留，水汽在絲網(wǎng)上凝結(jié)成水滴流下，降低了系統(tǒng)耗水量不必安裝濕式電除塵器（因?yàn)闈耠姴都蹓m顆粒和液滴的功能在除霧屏風(fēng)上都能體現(xiàn)），降低了系統(tǒng)阻力，降低了風(fēng)機(jī)功率捕集的凝水中含粉塵顆粒、硫酸鹽和硝酸鹽顆粒，提高了系統(tǒng)的除塵和脫硫脫硝效率，凝水納入脫硫系統(tǒng)統(tǒng)一處理高開(kāi)孔率、大緩沖空間，除霧屏風(fēng)處在煙囪口外靜壓已是大氣壓的位置，因此不增加系統(tǒng)阻力。運(yùn)行穩(wěn)定可靠，無(wú)需專人看管。第10頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)特點(diǎn)可有多種外觀形式第11頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)原理1.細(xì)微顆粒，包括PM2.5固體顆粒和水霧的液體顆粒，在電磁流體場(chǎng)中具有非常相近的運(yùn)動(dòng)行為，存在濃度梯度可使其無(wú)規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)變成定向遷移的特性，因而無(wú)需風(fēng)機(jī)管道等，便能凈化遠(yuǎn)離凈化裝置的空間，使凈化裝置成為“顆粒匯”a.beforestart-upthedeviceb.after3minutesc.after6minutesd.after10minutes第12頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)原理2.利用靜電凝聚及吸附原理，可使穿越除霧屏風(fēng)的霧滴荷電凝聚而被直接捕集3.因除霧屏風(fēng)的“顆粒匯”效應(yīng)，即使透過(guò)除霧屏風(fēng)的部分霧滴或透過(guò)除霧屏風(fēng)才因進(jìn)一步冷卻由氣態(tài)變成液態(tài)水分子、進(jìn)而凝聚成的霧滴，也能被再次反向吸附回到除霧屏風(fēng)的絲網(wǎng)上第13頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月試驗(yàn)結(jié)果顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的速度矢量及通、斷電情況下的顆粒速度和濃度的測(cè)量結(jié)果如下圖利用半個(gè)除霾紗窗模型水平放置時(shí)凈化煙霧的視覺(jué)效果，模擬除霧屏風(fēng)水平部分的工作情況將該凈化裝置放置在一個(gè)約12平方米房間，房間內(nèi)燃燒消防演練用煙餅產(chǎn)生高濃度煙霧，從開(kāi)啟裝置后測(cè)量PM2.5濃度變化情況（每分鐘采集兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)）第14頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月試驗(yàn)結(jié)果4.將2之?dāng)?shù)據(jù)中取出濃度約從500μg/m3開(kāi)始的部分，繪制PM2.5濃度變化曲線圖如下（每分鐘采集兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)），由此可以看出，無(wú)論是單面還是雙面工作，一般情況下，該裝置都能在30-40分鐘內(nèi)把室內(nèi)空氣質(zhì)量由重度污染變成優(yōu)良。第15頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月試驗(yàn)結(jié)果5.為判斷除霧屏風(fēng)周圈垂直部分的工作情況，特設(shè)計(jì)以加濕器水汽為凈化對(duì)象的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，水汽連續(xù)排放時(shí)，裝置通、斷電時(shí)的情況第16頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與傳統(tǒng)方式的性能及經(jīng)濟(jì)性比較基于大量理論研究、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、模擬工況焓濕圖計(jì)算、以及除霧屏風(fēng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、其冷表面對(duì)除霧、節(jié)水等綜合分析，除霧屏風(fēng)清除水霧的效率約為95%，可保證視覺(jué)上看不到白色水霧第17頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于202