濃相氣力輸送脫硫石膏復雜管段流動特性的研究.pdf

1、我國火力發(fā)電廠以煤炭為主要原料,加上我國煤的含硫量普遍較高,SO2就成為大氣污染的主要污染物之一,在環(huán)境壓力日益增大的今天,這已經(jīng)成為備受重視與亟待解決的問題。因此火力發(fā)電廠的煙氣脫硫顯得尤為重要。煙氣脫硫,80-90％都采用石灰石(石灰)-石膏法脫硫技術,其副產(chǎn)物就是脫硫石膏。從質量上看,脫硫石膏純度較高、成分穩(wěn)定,與天然石膏相比,其含水率較高、粒度較小、成粉狀、含水溶性鹽類較少,脫硫石膏的品位已經(jīng)超過了天然石膏,有相當大的利用價值。

2、但是脫硫石膏的輸送是個難題,一方面由于脫硫石膏過細(直徑普遍小于60μm),帶來流動性和觸變性問題;另一方面,由于從脫硫塔下到脫硫石膏的利用地,如石膏板廠、水泥廠等通常地形都比較復雜,車輛運輸?shù)仍靸r太高,這就造成了脫硫石膏的干燥狀態(tài)下的輸運問題成為其應用的瓶頸。
　　 濃相氣力輸送技術由于其能耗低、裝置安全、費用低、易于自動化、環(huán)保并且結構簡單、操作方便、布置靈活等優(yōu)勢,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用。而將其作為脫硫石膏粉體輸運的

3、方式不僅可以保持粉體活性而且容易實現(xiàn)輸送的連續(xù)性,這不但有重要的理論意義還有重要的應用價值和前景。
　　 鑒于此,本文選用工程中較為常用而研究較少的水平彎管、變管徑(含漸縮管、漸擴管)等復雜管段作為研究對象,在高濃度流態(tài)化氣力輸送臺上以壓縮空氣作為輸送動力,火電廠脫硫石膏粉體作為輸送介質進行兩相流實驗,通過改變輸送管道的幾何形狀、系統(tǒng)的操作參數(shù)等因素找到不同復雜管道處的流動參數(shù)的實驗變化規(guī)律。通過實驗研究發(fā)現(xiàn),管道的幾何結構對輸

4、送過程的流動參數(shù)具有較大影響。
　　 在實驗的基礎上,本文建立了適合不同復雜管道包含管道幾何結構、流動參數(shù)等因素在內的普適性較好的壓力降物理數(shù)學計算模型。誤差分析表明,該模型具有較好的準確性,能夠用來系統(tǒng)的設計計算與管道布置形式的優(yōu)化。
　　 數(shù)值模擬作為濃相氣力輸送新的研究方法,近十幾年來得到了充分的發(fā)展。本文根據(jù)輸送實驗管道的實際尺寸,在前處理過程中采用GAMBIT軟件建立了復雜管道的幾何模型,并進行了網(wǎng)格劃分,考慮

5、在管壁及變徑處流動的復雜性,特通過劃分邊界層的方式對網(wǎng)格進行加密,以便提高模擬的準確性。在實驗的基礎上,選用氣固兩相湍動的雙流體模型,該模型全面地考慮了兩相間、顆粒之間以及顆粒與管壁之間的相互作用,在ANSYS計算平臺上對實驗工況的氣力輸送過程進行了模擬,得到了輸送過程的壓力分布圖、濃度分布圖和速度矢量圖等流場信息,直觀地顯示了濃相氣力輸送過程中的流場變化情況,并分析了產(chǎn)生圖示流場的原因。將模擬結果和實驗結果作了對比,發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好,