半干半濕法煙氣脫硫技術(shù)及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文對(duì)35t/h燃煤鍋爐半干半濕法煙氣脫硫技術(shù)及其數(shù)值模擬進(jìn)行了研究。在分析影響脫硫效率穩(wěn)定性因素的基礎(chǔ)上，模擬脫硫塔內(nèi)部流場(chǎng)和壓力場(chǎng)，對(duì)煙氣分布器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)脫硫反應(yīng)效率進(jìn)行預(yù)測(cè)，研究的成果為半干法/干法煙氣脫硫技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。 煙氣的出塔煙溫、Ca/S摩爾比、煙氣含濕量和脫硫灰循環(huán)量是影響煙氣脫硫技術(shù)的主要因素。本文通過對(duì)這些因素的影響條件分析，較詳細(xì)地討論了這些因素對(duì)脫硫反應(yīng)影響的程度和機(jī)理，以及脫硫劑在水蒸汽輸

2、送過程中物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的變化，并研究了水蒸汽輸送脫硫劑的參數(shù)和條件，認(rèn)為水蒸汽在改變脫硫劑的表面結(jié)構(gòu)的同時(shí)，脫硫劑的化學(xué)組分也發(fā)生了變化。 保持一定的濕度、控制煙氣在適當(dāng)?shù)拿摿驕囟确秶鷥?nèi)對(duì)提高脫硫效率很重要。通過噴霧系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫、增濕，在脫硫劑顆粒表面形成水膜，使脫硫反應(yīng)在氣-液-固三相條件下進(jìn)行，從而提高反應(yīng)的速度和反應(yīng)率。霧滴在脫硫塔內(nèi)部既有蒸發(fā)，又有附著在石灰和飛灰顆粒表面上向顆粒內(nèi)部傳質(zhì)傳熱，同時(shí)還有與煙氣中S

3、O<,2>的物理化學(xué)作用，是一個(gè)極其復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過程。為研究問題的方便，本文通過簡(jiǎn)化計(jì)算，確定霧粒子群中的大液滴的蒸發(fā)干燥時(shí)間為噴霧干燥時(shí)間；采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的方法，分析霧羽在脫硫塔內(nèi)的最大擴(kuò)散角度。在以上研究的前提下，確定噴嘴在脫硫塔內(nèi)部的分布。 煙氣在脫硫塔內(nèi)分布的均勻程度是影響SO<,2>與脫硫劑的碰撞幾率、脫硫效率和脫硫設(shè)備工業(yè)放大的一個(gè)重要因素。提高脫硫塔內(nèi)煙氣分布的均勻程度，可增加SO<,2>與脫硫

4、劑的碰撞幾率，從而提高脫硫反應(yīng)效率。煙氣分布器的作用是改變煙氣在脫硫塔內(nèi)部流速和壓力分布，本文設(shè)計(jì)并分析了幾種不同類型的煙氣分布器，并通過建立的k-ε雙方程模型，采用CFD方法分別分析了煙氣流經(jīng)這幾種煙氣分布器后流場(chǎng)及壓力場(chǎng)分布，以確定煙氣分布器的最佳參數(shù)。 建立了半干半濕法煙氣脫硫動(dòng)力學(xué)模型。采用顆粒群軌道模型分析SO<,2>與脫硫劑在脫硫塔內(nèi)濃度的變化，分析脫硫反應(yīng)的規(guī)律。煙氣脫硫反應(yīng)過程比較復(fù)雜，本文通過氣固兩相流動(dòng)數(shù)值模

5、擬的方法，對(duì)氣相湍流采用k-ε模型，對(duì)顆粒相采用顆粒群軌道模型，分析SO<,2>、脫硫劑顆粒在脫硫塔內(nèi)反應(yīng)前后濃度的分布，用來預(yù)測(cè)脫硫效率。研究結(jié)果顯示數(shù)值模擬的結(jié)果和實(shí)測(cè)的結(jié)果差別較小，表明該兩相流模型理論和分析方法適用于對(duì)半干半濕法脫硫技術(shù)的研究。通過采用兩相流模擬的方法，分析反應(yīng)源相模型中S02濃度、脫硫劑顆粒的濃度和反應(yīng)時(shí)間可計(jì)算SO<,2>的脫除率，確定脫硫塔體的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。本研究結(jié)果首次利用CFD方法分析脫硫塔體內(nèi)部噴嘴出口