發(fā)布時間：2017-08-28 23:00

  本文關(guān)鍵詞：單塔雙循環(huán)濕法煙氣脫硫傳質(zhì)過程模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

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【摘要】：隨著我國火電廠燃煤污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高,部分重點地區(qū)將SO2排放值限制到50mg/Nm3,致使目前傳統(tǒng)的鈣基濕法脫硫工藝普遍顯得脫硫乏力。將脫硫塔進(jìn)行雙循環(huán)改造同其它增效方法相比有明顯的優(yōu)勢。但雙循環(huán)吸收塔增加了集液裝置等內(nèi)構(gòu)件,怎樣確定集液裝置幾何尺寸,才能獲得較佳的氣液接觸效果和較小的系統(tǒng)阻力損失,尚缺乏理論依據(jù)。本文采用Euler-Lagrange方法建立了雙循環(huán)濕法煙氣脫硫塔內(nèi)氣液兩相流體動力學(xué)模型,并基于雙膜理論建立了S02傳質(zhì)模型。采用fluent軟件,通過相應(yīng)的用戶自定義函數(shù)模塊將S02吸收程序嵌入其中,對中試和全尺度雙循環(huán)濕法煙氣脫硫塔進(jìn)行了模擬計算。通過對中試試驗?zāi)M研究發(fā)現(xiàn)：(1)在上、下循環(huán)回路中,橫截面上的S02體積分?jǐn)?shù)分別沿塔高方向趨于均勻,入口和集液裝置處存在局部S02體積分?jǐn)?shù)偏差。(2)脫硫效率隨液氣比增加而提高,隨截面速度的增大而降低,當(dāng)液氣比L/G高于14時,雙循環(huán)塔能取得98%以上的脫硫效率。(3)塔內(nèi)傳質(zhì)過程總體上受液膜控制。上循環(huán)噴淋漿液的液膜側(cè)傳質(zhì)系數(shù)高于下循環(huán),上、下循環(huán)的氣液膜阻力比分別為0.65、0.35,而氣膜側(cè)的傳質(zhì)系數(shù)在兩循環(huán)回路中基本一致,說明上循環(huán)高pH漿液有利于深度脫除S02。模擬值同試驗結(jié)果相對誤差在5%以內(nèi),表明該數(shù)學(xué)模型可以用于指導(dǎo)脫硫塔工程設(shè)計。通過對雙循環(huán)塔集液裝置的多目標(biāo)響應(yīng)優(yōu)化研究發(fā)現(xiàn)：(1)無量綱間距h/D和無量綱擋液環(huán)l/D對系統(tǒng)阻力損失貢獻(xiàn)顯著,而傾角a影響程度不大；傾角a和無量綱間距h/D對均布系數(shù)貢獻(xiàn)較大,而無量綱擋液環(huán)l/D影響程度較弱；傾角a、無量綱間距h/D和無量綱擋液環(huán)l/D均對平均速度均有明顯影響；(2)多目標(biāo)響應(yīng)優(yōu)化得到最佳設(shè)計參數(shù)為a≤15°,h/D≈0.11,l/D≈0.10,回歸方程P、C、V預(yù)測誤差小于10%,能夠較好的預(yù)測集液裝置系統(tǒng)的性能。對1000MW濕法煙氣脫硫塔及三種雙循環(huán)塔的模擬研究發(fā)現(xiàn)：(1)煙氣穿過入口雨幕時需要克服較大的阻力,煙氣的貫穿能力漸漸變?nèi)?在入口對面形成漩渦和稀薄煙氣區(qū)域,減少了脫硫塔有效脫硫空間。(2)雙循環(huán)塔下循環(huán)的噴淋密度較小,提高了煙氣的雨幕貫穿深度和塔內(nèi)煙氣充滿程度；對比三種類型的雙循環(huán)塔,槽柵集液裝置有利于上循環(huán)煙氣流場的分布。(3)雙循環(huán)塔相比單塔多出一層噴淋和集液裝置,阻力損失增加約400 Pa,三種類型的雙循環(huán)塔阻力損失相近。(4)下循環(huán)漿液有預(yù)冷煙溫的作用,有利于S02的脫除；雙循環(huán)塔比單循環(huán)塔的SO2濃度分布更均勻,入口側(cè)SO2逃逸及煙氣短路流現(xiàn)象減弱。(5)雙循環(huán)塔中葉柵和槽柵式的集液裝置比典型的碗式集液裝置能獲得更高的脫硫效率,氣液接觸效果也更好,槽柵式雙循環(huán)塔脫硫效率比典型脫硫塔提高了5.8%,比單循環(huán)塔提高了13.9%,在液氣比為13.4時,效率達(dá)到97.25%。
【關(guān)鍵詞】：雙循環(huán) 濕法煙氣脫硫 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 數(shù)值模擬 傳質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X773
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 鈣基濕法煙氣脫硫增效原理13-14
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化增效方法14-15
• 1.4 添加劑增效方法15-16
• 1.4.1 無機(jī)添加劑15
• 1.4.2 有機(jī)酸添加劑15-16
• 1.4.3 復(fù)合添加劑16
• 1.5 控制pH值增效方法16-19
• 1.5.1 雙循環(huán)工藝17-19
• 1.5.2 多pH值控制19
• 1.6 本文的研究內(nèi)容及意義19-22
• 第2章 數(shù)學(xué)模型及數(shù)值方法22-28
• 2.1 CFD商用軟件及其二次開發(fā)簡介22-23
• 2.2 數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.2.1 氣相湍流模型23
• 2.2.2 多孔介質(zhì)模型23-24
• 2.2.3 漿液相流動模型24
• 2.2.4 物質(zhì)輸運模型24
• 2.2.5 SO_2傳質(zhì)模型24-25
• 2.2.6 氣液相傳熱模型25-26
• 2.3 數(shù)值方法26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第3章 單塔雙循環(huán)濕法煙氣脫硫塔數(shù)值模擬及試驗驗證28-36
• 3.1 試驗系統(tǒng)描述28-29
• 3.2 模型及預(yù)處理29-30
• 3.3 結(jié)果與討論30-35
• 3.3.1 氣液相流場分析30-31
• 3.3.2 SO_2濃度場分析31-32
• 3.3.3 脫硫效率影響因素分析32-33
• 3.3.4 吸收區(qū)傳質(zhì)阻力分析33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 單塔雙循環(huán)濕法煙氣脫硫塔集液裝置優(yōu)化研究36-46
• 4.1 RSM方法簡介36
• 4.2 模型及預(yù)處理36-38
• 4.3 響應(yīng)曲面設(shè)計38-39
• 4.4 響應(yīng)回歸方程39-40
• 4.5 響應(yīng)曲面分析40-43
• 4.6 多目標(biāo)優(yōu)化43-44
• 4.7 本章小結(jié)44-46
• 第5章 單塔雙循環(huán)濕法煙氣脫硫塔全尺度模擬研究46-64
• 5.1 改造目標(biāo)介紹46-48
• 5.1.1 原噴淋塔說明46-47
• 5.1.2 雙循環(huán)塔說明47-48
• 5.2 模擬過程介紹48-53
• 5.2.1 幾何模型及網(wǎng)格處理48-50
• 5.2.2 邊界條件設(shè)置50-52
• 5.2.3 收斂過程及收斂判據(jù)52-53
• 5.3 結(jié)果與討論53-62
• 5.3.1 煙氣跡線53-54
• 5.3.2 系統(tǒng)阻力54-55
• 5.3.3 速度分布55-57
• 5.3.4 溫度分布57-58
• 5.3.5 漿液分布58
• 5.3.6 SO_2分布58-60
• 5.3.7 多場耦合60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第6章 結(jié)論與展望64-68
• 6.1 結(jié)論64-65
• 6.2 不足與展望65-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要成果76-77
• 附件77

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