半干半濕法煙氣脫硫技術及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文對35t/h燃煤鍋爐半干半濕法煙氣脫硫技術及其數(shù)值模擬進行了研究。在分析影響脫硫效率穩(wěn)定性因素的基礎上，模擬脫硫塔內部流場和壓力場，對煙氣分布器進行優(yōu)化設計，并對脫硫反應效率進行預測，研究的成果為半干法/干法煙氣脫硫技術提供了理論基礎。 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的主要因素。本文通過對這些因素的影響條件分析，較詳細地討論了這些因素對脫硫反應影響的程度和機理，以及脫硫劑在水蒸汽輸

2、送過程中物理結構和化學性質的變化，并研究了水蒸汽輸送脫硫劑的參數(shù)和條件，認為水蒸汽在改變脫硫劑的表面結構的同時，脫硫劑的化學組分也發(fā)生了變化。 保持一定的濕度、控制煙氣在適當?shù)拿摿驕囟确秶鷥葘μ岣呙摿蛐屎苤匾?。通過噴霧系統(tǒng)對煙氣進行降溫、增濕，在脫硫劑顆粒表面形成水膜，使脫硫反應在氣-液-固三相條件下進行，從而提高反應的速度和反應率。霧滴在脫硫塔內部既有蒸發(fā)，又有附著在石灰和飛灰顆粒表面上向顆粒內部傳質傳熱，同時還有與煙氣中S

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

4、劑的碰撞幾率，從而提高脫硫反應效率。煙氣分布器的作用是改變煙氣在脫硫塔內部流速和壓力分布，本文設計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這幾種煙氣分布器后流場及壓力場分布，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力學模型。采用顆粒群軌道模型分析SO<,2>與脫硫劑在脫硫塔內濃度的變化，分析脫硫反應的規(guī)律。煙氣脫硫反應過程比較復雜，本文通過氣固兩相流動數(shù)值模

5、擬的方法，對氣相湍流采用k-ε模型，對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反應前后濃度的分布，用來預測脫硫效率。研究結果顯示數(shù)值模擬的結果和實測的結果差別較小，表明該兩相流模型理論和分析方法適用于對半干半濕法脫硫技術的研究。通過采用兩相流模擬的方法，分析反應源相模型中S02濃度、脫硫劑顆粒的濃度和反應時間可計算SO<,2>的脫除率，確定脫硫塔體的最優(yōu)化設計。本研究結果首次利用CFD方法分析脫硫塔體內部噴嘴出口