濃相氣力輸送脫硫石膏復(fù)雜管段流動(dòng)特性的研究.pdf

1、我國(guó)火力發(fā)電廠以煤炭為主要原料,加上我國(guó)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(shù),其副產(chǎn)物就是脫硫石膏。從質(zhì)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(dāng)大的利用價(jià)值。

2、但是脫硫石膏的輸送是個(gè)難題,一方面由于脫硫石膏過細(xì)(直徑普遍小于60μm),帶來流動(dòng)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(fù)雜,車輛運(yùn)輸?shù)仍靸r(jià)太高,這就造成了脫硫石膏的干燥狀態(tài)下的輸運(yùn)問題成為其應(yīng)用的瓶頸。
　　 濃相氣力輸送技術(shù)由于其能耗低、裝置安全、費(fèi)用低、易于自動(dòng)化、環(huán)保并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、布置靈活等優(yōu)勢(shì),在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。而將其作為脫硫石膏粉體輸運(yùn)的

3、方式不僅可以保持粉體活性而且容易實(shí)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(yīng)用價(jià)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(kuò)管)等復(fù)雜管段作為研究對(duì)象,在高濃度流態(tài)化氣力輸送臺(tái)上以壓縮空氣作為輸送動(dòng)力,火電廠脫硫石膏粉體作為輸送介質(zhì)進(jìn)行兩相流實(shí)驗(yàn),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(fù)雜管道處的流動(dòng)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)變化規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),管道的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)輸

4、送過程的流動(dòng)參數(shù)具有較大影響。
　　 在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,本文建立了適合不同復(fù)雜管道包含管道幾何結(jié)構(gòu)、流動(dòng)參數(shù)等因素在內(nèi)的普適性較好的壓力降物理數(shù)學(xué)計(jì)算模型。誤差分析表明,該模型具有較好的準(zhǔn)確性,能夠用來系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)驗(yàn)管道的實(shí)際尺寸,在前處理過程中采用GAMBIT軟件建立了復(fù)雜管道的幾何模型,并進(jìn)行了網(wǎng)格劃分,考慮

5、在管壁及變徑處流動(dòng)的復(fù)雜性,特通過劃分邊界層的方式對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行加密,以便提高模擬的準(zhǔn)確性。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選用氣固兩相湍動(dòng)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(jì)算平臺(tái)上對(duì)實(shí)驗(yàn)工況的氣力輸送過程進(jìn)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(chǎng)信息,直觀地顯示了濃相氣力輸送過程中的流場(chǎng)變化情況,并分析了產(chǎn)生圖示流場(chǎng)的原因。將模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好,