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工业烟气中CO2直接用于增施气肥的流动及扩散特性

陶建国 吴其荣 王进 黎方潜

陶建国,吴其荣,王进,等.工业烟气中CO2直接用于增施气肥的流动及扩散特性[J].农业工程,2022,12(11):44-50. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.11.008
引用本文: 陶建国,吴其荣,王进,等.工业烟气中CO2直接用于增施气肥的流动及扩散特性[J].农业工程,2022,12(11):44-50. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.11.008
TAO Jianguo,WU Qirong,WANG Jin,et al.Flow and diffusion characteristics of CO2 in industrial flue gas applied directly to gas fertilizer[J].Agricultural Engineering,2022,12(11):44-50. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.11.008
Citation: TAO Jianguo,WU Qirong,WANG Jin,et al.Flow and diffusion characteristics of CO2 in industrial flue gas applied directly to gas fertilizer[J].Agricultural Engineering,2022,12(11):44-50. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.11.008

工业烟气中CO2直接用于增施气肥的流动及扩散特性

doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.11.008
基金项目: 重庆英才计划青年拔尖人才项目(CQYC2021059461);国家电力投资集团科技项目(2021BAJ21B07)
详细信息
    作者简介:

    陶建国,高级工程师,主要从事生态环境保护与碳减排工作 E-mail:jgtao5678@sina.com

    吴其荣,通信作者,博士,研究员,主要从事碳减排与污染治理工作 E-mail:wqr20021@qq.com

  • 中图分类号: X171.5

Flow and Diffusion Characteristics of CO2 in Industrial Flue Gas Applied Directly to Gas Fertilizer

  • 摘要:

    工业烟气中的CO2浓度较低,并且含有不同污染物,能否直接用作增施气肥存在一定的不确定性。为研究将工业烟气中CO2直接用于农业生产中增施气肥的可行性,对工业烟气排放后的烟气特性、CO2组成、污染特性进行了分析和评估。基于CFD数值模拟技术,对工业烟气在大棚内的CO2扩散特性进行了模拟分析。研究结果表明,工业烟气中含有不同的污染物成分可能会对大棚内的环境空气质量产生影响,需经过合理评估并采取适当措施后方可满足农业生产的要求。基于燃煤电厂排放的烟气特点,在CO2吸收速率为5×10−8 m3/s、烟气稀释倍数为100,控制进入大棚内的SO2、NO2、Hg、HF和PM等污染物浓度达到15 mg/m3、8 mg/m3、5 μg/m3、0.2 mg/m3和7.5 mg/m3时,可实现大棚内的污染物浓度达到环境空气质量标准的一级标准(GB 3095—2012),并且CO2浓度满足植物生长的浓度要求。不同入口布置方式对大棚内的CO2浓度影响较大,采用两边和中间同时布点的方案可以较好实现CO2浓度在大棚内的均匀性要求。因此,工业烟气中的CO2直接用于农业生产具有可行性,但在实际应用中,应结合烟气中的CO2浓度、植物的吸收速率、CO2喷入位置、稀释倍数和污染物浓度进行综合评估,并应用于农业生产。

     

  • 图 1  方案示意

    Figure 1.  Schematic diagram of solution

    图 2  不同断面的CO2浓度(φCO2=5×10−8 m3/s)

    Figure 2.  CO2 concentration at different sections(φCO2=5×10−8 m3/s)

    图 3  不同断面的CO2浓度(C0=0.012)

    Figure 3.  CO2 concentration at different sections (C0=0.012)

    图 4  不同喷入位置下的截面CO2浓度(C0=0.012)

    Figure 4.  CO2 concentration at different sections (C0=0.012)

    图 5  不同方案下的CO2浓度分布云图(C0=0.0012)

    Figure 5.  CO2 concentration contours of different schemes (C0=0.012)

    图 6  不同稀释倍数下的污染物浓度

    Figure 6.  Pollutant concentrations at different dilution ratios

    表  1  工业典型行业烟气中CO2含量

    Table  1.   CO2 content in flue gas of typical industrial industries

    名称单位燃煤电厂
    烟气
    钢铁烧结
    烟气
    电解铝
    烟气
    水泥窑炉
    烟气
    CO2mg/m30~12*0~17[7]0.6*18[8]
    注:*为实际测量数据。
    下载: 导出CSV

    表  2  工业典型工段烟气污染物排放限值对比

    Table  2.   Comparison of emission limits of flue gas pollutants in typical industrial sections

    名称单位燃煤电厂
    烟气
    钢铁烧结
    烟气
    电解铝
    烟气
    水泥窑炉
    烟气[9]
    SO2mg/m335*35*35*100
    NOxmg/m350*50*/320
    粉尘mg/m310*10*1020
    汞及其化合物mg/m30.03//0.05
    氟化物mg/m34.03.03.0
    二噁英ngTEQ/m3/0.50.5/
    其他mg/m3//氯化氢30氨8
    注:*为超低排放要求下的排放限值。
    下载: 导出CSV

    表  3  模型边界条件

    Table  3.   Model boundary conditions

    烟气成分初始含量
    入口质量流量/(kg·s−10.0052
    CO2体积含量/%12
    O2体积含量/%6
    H2O体积含量/%15
    SO2体积含量/×10−612.25
    NO2体积含量/×10−625.45
    HF体积含量/×10−60.35
    Hg体积含量/×10−120.28
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-13
  • 修回日期:  2022-08-03
  • 出版日期:  2022-11-20

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