摘要
湿法脱硫后的饱和湿烟气直接排放形成的白色烟羽不仅会造成视觉污染,还会促进二次气溶胶和雾霾形成。前人大量研究了白色烟羽的产生和控制机理,但对白色烟羽特征的表征缺乏定量化描述手段。为对不同视觉效果的白色烟羽进行定量化表征,研究其中液滴的分布规律,搭建了模拟湿烟气排放试验系统,采用遮光度表征白色烟羽,利用激光粒度仪测定不同气象条件及烟气状态下,白色烟羽扩散的遮光度变化及液滴生长规律。其中,遮光度为颗粒在光束中的遮光截面与光束总面积之比。遮光度越大,白色烟羽视觉遮挡效果越强。定义无量纲相对高度为白色烟羽高度与排烟口直径的比值;液滴平均粒径为按不同液滴粒径体积分数加权的粒径;采用最大遮光度及最大平均粒径来表征白色烟羽,分别为白色烟羽扩散过程中遮光度及液滴平均粒径的最大值。首先,以50℃的饱和湿烟气为研究对象,研究不同环境工况下遮光度和液滴粒径沿白色烟羽竖直及水平方向的变化规律,同时,分析环境温度和含湿量对遮光度及液滴平均粒径的影响。结果表明:沿白色烟羽竖直方向,遮光度及液滴平均粒径均先增大后减小。在任意相对高度处,各粒径的液滴按体积分数均呈正态分布。沿白色烟羽水平方向,遮光度由中心向边缘呈下降趋势,液滴平均粒径几乎不变。环境温度降低、环境含湿量增加均会使白色烟羽的最大遮光度与液滴平均粒径增加。其中,环境含湿量为4.8 g/kg时,随着环境温度由22℃降至10.9℃,白色烟羽最大遮光度由7.4%增至31.9%,液滴最大平均粒径由9.9μm增至26.3μm;在环境温度8.5℃时,随环境含湿量从1.75 g/kg增至4.21 g/kg,白色烟羽最大遮光度由16.89%增至42.50%,液滴最大平均粒径由21.29μm略增至23.47μm。其次,研究了饱和湿烟气初始温度对遮光度及液滴平均粒径随的影响。结果表明,饱和湿烟气初始温度的降低会显著降低白色烟羽的遮光度与粒径。在温度7℃、相对湿度55%的济南冬季大气环境工况下,随饱和湿烟气初始温度由60℃降至40℃,其最大遮光度由39%降至19%,白色烟羽的视觉效果显著消除。研究成果为白色烟羽提供了定量化表征的手段,从而为消白技术的研发与应用奠定了理论基础。