再礦化工藝中二氧化碳接觸池的CFD模擬及溶解特性研究.pdf

1、本課題主要針對再礦化工藝中的二氧化碳接觸池優(yōu)化設(shè)計及二氧化碳溶解特性進行研究，具體研究內(nèi)容如下：(1)通過CFD軟件對二氧化碳接觸池進行優(yōu)化設(shè)計，確定出最佳接觸池的構(gòu)造；(2)對接觸池內(nèi)的流態(tài)進行模擬，確定接觸池內(nèi)合理的水力停留時間范圍和曝氣量范圍；(3)水力停留時間和曝氣量對二氧化碳溶解的影響；(4)曝氣方式對二氧化碳溶解的影響；(5)不同進水水質(zhì)對二氧化碳溶解的影響。 本研究首先通過CFD軟件對不同構(gòu)造的接觸池進行模擬并對比

2、，以尋找出最佳構(gòu)造的二氧化碳接觸池。 在確定出接觸池的構(gòu)造后再通過CFD軟件對單獨通水和氣水兩相流時接觸池內(nèi)的流態(tài)進行了模擬。通過模擬得出：(1)進水速度是影響接觸池內(nèi)流態(tài)的主要因素，當進水速度大于0.55m/s時，接觸池內(nèi)會不同程度的產(chǎn)生漩渦和回流區(qū)域，影響接觸池內(nèi)的水力停留時間，且速度越大所產(chǎn)生的漩渦和回流區(qū)域也越大。當進水速度小于或等于0.55m/s時，接觸池內(nèi)的流態(tài)已基本良好，沒有回流區(qū)域和死水區(qū)的產(chǎn)生。(2)在一定范圍

3、內(nèi)接觸池內(nèi)氣體體積分數(shù)與進氣速度成正比關(guān)系，進氣速度越大，氣體體積分數(shù)越大，氣體分布也越均勻。同時通過模擬初步確定出接觸池進水流量和進氣流量兩者大致合理的范圍。 接下來在模擬出的進水流量和進氣流量的合理范圍內(nèi)對進水流量、二氧化碳曝氣量、曝氣方式、硬度和堿度等因素對二氧化碳溶解的影響進行了研究。 研究發(fā)現(xiàn)曝氣量是影響二氧化碳溶解量的主要因素之一。在一定的范圍內(nèi)二氧化碳的溶解量與曝氣量成線性關(guān)系，曝氣量越大，二氧化碳溶解量也

4、越大。當曝氣量增加到一定量后，溶解量已基本趨于穩(wěn)定。 停留時間也是影響二氧化碳溶解量的主要因素之一。停留時間越長，二氧化碳溶解量就越大，但二氧化碳曝氣效率與停留時間并不是呈線性關(guān)系，這與二氧化碳在水中的溶解度有關(guān)，由于在溫度一定的條件下，二氧化碳在水中溶解度不變，停留時間達到一定值后，二氧化碳的溶解量已經(jīng)趨于飽和，之后增加接觸池內(nèi)的停留時間二氧化碳已不再溶解，因此曝氣效率就會下降。 實驗結(jié)果顯示水的硬度并不會對二氧化碳的

5、溶解造成影響。 水中[HCO3-]堿度對二氧化碳的溶解起抑制作用，水中HCO3-含量越大，堿度就越高，二氧化碳的溶解量就會越小。堿劑的投加和二氧化碳的溶解都會改變水中的pH值，NaHCOa投加量越大，水中pH值越高，但最大值為7.53；二氧化碳的溶解則會降低則水中的pH值，溶解量越大，pH值就越低。 CO32-只有在水體pH值較高的條件下才能存在，[CO32-]堿度能與一部分CO2氣體發(fā)生反應(yīng)生成HCO3-離子，從而使接