烟气脱汞过程中活性炭喷射速度的选择

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活性炭喷射（ACI）脱汞是目前最有效的燃煤电厂烟气汞排放控制技术之一。本文借助CFD软件对某350MW燃煤机组喷射活性炭后烟道内的气固两相流场进行数值模拟研究，探究了喷射速度对活性炭颗粒在烟道内的覆盖率、停留时间以及颗粒浓度场均匀性的影响。结果表明当活性炭喷射速度的为18m/s时，活性炭喷射效果最佳，满足实际工业应用过程中高效脱汞的要求。

活性炭喷射（ACI）脱汞的原理是[1]，活性炭作为吸附剂，经喷射系统从颗粒物脱除装置如布袋除尘器（FF）或静电除尘器（ESP）前的烟道内喷入，在流动过程中活性炭会与烟气发生掺混并且将烟气中的气相汞吸附和固定在自身表面，吸附烟气汞后的活性炭在流经颗粒物脱除装置时被捕集脱除，从而实现烟气脱汞的目的。现有研究表明[2]，在不同喷射条件下，活性炭颗粒在烟道内的覆盖率、停留时间和分布均匀性也不同，进一步会影响烟气汞脱除效果。

结果分析

图5（a）-（c）分别是活性炭喷射速度的（v）为9m/s、18m/s、27m/s时，活性炭颗粒在烟道内随停留时间分布的云图以及烟道截面上颗粒浓度分布图。将停留时间（t）、覆盖率（δ）进行整理，结果如图6所示，可以得出，喷射速度越大，活性炭在烟道内的停留时间越短，其中t1=2.81s，t2=2.34s，均满足t>2s的工业应用要求[5]，但当喷射速度达到3倍烟速27m/s时，t3=1.83s，不满足应用要求。

三种活性炭喷射速度下活性炭颗粒在烟气中的覆盖率差异较大，δ1=27.13%，δ2=68.84%，δ3=74.30%，这是因为喷射速度越大，活性炭颗粒经过给料喷嘴的导流作用后，喷入烟道时的切向速度越大，覆盖面也就越大。

此外，对比分析不同喷射速度下活性炭颗粒在烟道截面上的最高浓度值（图7），可以发现当喷射速度为18m/s时，活性炭颗粒在烟道截面上的最高浓度值最小，分布均匀性最佳，这表明活性炭能够充分与烟气发生掺混，并吸附烟气中的汞。

综上所述，在综合考虑活性炭颗粒在烟道中的停留时间、颗粒覆盖率和浓度分布均匀性三个影响因素后，确定活性炭最佳喷射速度为18m/s。

通过仿真计算证明，活性炭喷射速度对其在烟道内的覆盖率、停留时间以及浓度场均匀性存在影响。喷射速度越大，停留时间则越短，覆盖率也越高，综合颗粒浓度场均匀性的考量，确定三种喷射速度中，最佳的活性炭喷射速度为18m/s，这为ACI技术的实际工业应用提供了技术支撑。

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