【摘要】：二氧化硫排放量的90%來自于燃煤,排入空氣中,在適當氣象條件下氧化成硫酸和硫酸鹽,形成了霧霾天氣,還會造成嚴重的酸雨問題。目前,各國學者先后研究出了各種脫硫技術。粉-粒噴動床半干法煙氣脫硫技術具有脫硫率高,吸收劑利用率高,對環(huán)境污染小等優(yōu)點,成為一種極具有前景的脫硫技術。本文根據實驗過程中噴動床進行數(shù)值模擬分析。在噴動床內半干法煙氣脫硫過程中建立水發(fā)生汽化的數(shù)學模型來研究該過程中的傳質傳熱,采用雙流體模型最終獲得粉-粒噴動床內水汽化結果。表明,噴射區(qū)和環(huán)隙區(qū)外側是發(fā)生水汽化最主要的兩個區(qū)域,在噴射區(qū)和環(huán)隙區(qū)外側產生的氣相水隨著氣流進入床周圍區(qū)域,在料漿入口處和噴泉區(qū)頂部水相體積分數(shù)較大。氣體溫度在入口處最高,其次是噴射區(qū)、噴泉區(qū)外側和環(huán)隙區(qū)外側。分析了脫硫反應過程中各個步驟,通過簡化假設脫硫反應過程將整個過程轉化為兩個相之間的傳質控制過程,并建立反應模型來研究半干法煙氣脫硫過程中的脫硫反應特性,采用雙流體模型模擬粉-粒噴動床內脫硫反應過程,模擬結果與實驗結果進行對比。結果表明,液相水分布最多的區(qū)域在環(huán)隙區(qū),脫硫反應發(fā)生的最主要的區(qū)域也在環(huán)隙區(qū)。反應產物在環(huán)隙區(qū)和噴動床出口處有所堆積。反應達到穩(wěn)定時,反應脫硫效率比文獻模擬值稍微有所增加,但是仍略低于實驗值,仍需進一步改進優(yōu)化模型來提高計算的準確性。將縱向渦流發(fā)生器引入噴動床內的氣固兩相流動體系,期望氣相經過縱向渦流發(fā)生器產生縱向渦,從而帶動顆粒相實現(xiàn)渦流運動,以期達到強化噴動床內噴射區(qū)及環(huán)隙區(qū)內氣體、顆粒的橫向混合。并利用PIV技術對加有縱向渦發(fā)生器的噴動床進行實驗研究。結果表明,縱向渦發(fā)生器強化了噴射區(qū)及環(huán)隙區(qū)內氣體、顆粒的橫向混合。在相同擾流元件直徑條件下,球體擾流元件對顆粒徑向運動的強化效應好于圓柱體擾流元件。在噴動床有限的結構空間內存在著最佳的擾流元件設計尺寸(直徑、安裝間距),使得縱向渦流對噴動床內顆粒徑向運動的強化效果達到最佳。
[Abstract]:90% of sulfur dioxide emissions come from coal burning, discharged into the air, oxidized to sulfuric acid and sulfate under appropriate meteorological conditions, forming haze weather and causing serious acid rain problems. At present, scholars from all over the world have developed various desulfurization technologies. The semi-dry flue gas desulfurization (FGD) technology with powder-particle spray bed has the advantages of high desulphurization rate, high absorption efficiency and low environmental pollution. It has become a promising desulfurization technology. In this paper, numerical simulation analysis is carried out according to the spray bed during the experiment. A mathematical model of water vaporization in the process of semi-dry flue gas desulfurization (FGD) in the spray bed was established to study the mass transfer and heat transfer in this process. Finally, the results of water vaporization in a powder-particle spray bed were obtained by using a two-fluid model. The results show that the injection zone and the outer part of the annular zone are the two most important areas for the occurrence of water vaporization. The gas water generated at the injection zone and the outer side of the annular zone enters the area around the bed with the air flow, and the volume fraction of the water phase at the inlet of the slurry and the top of the spring area is higher than that at the inlet of the slurry and the top of the spring. The gas temperature is the highest at the inlet, followed by the spray zone, the spring area and the annular zone. By simplifying the assumed desulfurization reaction process, the whole process was transformed into a mass transfer control process between the two phases, and a reaction model was established to study the desulfurization reaction characteristics in the semi-dry flue gas desulfurization process. A two-fluid model was used to simulate the desulfurization process in a powder-particle spray bed, and the simulation results were compared with the experimental results. The results show that the region with the largest distribution of liquid phase water is in the annular zone, and the main area of desulfurization reaction is also in the annular zone. The reaction products accumulate in the ring gap region and the outlet of the spray bed. When the reaction is stable, the desulfurization efficiency of the reaction is slightly higher than the simulated value in the literature, but it is still a little lower than the experimental value. It is still necessary to improve the optimization model to improve the accuracy of the calculation. The longitudinal eddy current generator is introduced into the gas-solid two-phase flow system in the jet bed, and the gas phase is expected to produce the longitudinal vortex through the longitudinal eddy current generator, thus driving the particle phase to realize the eddy current movement. In order to enhance the transverse mixing of gas and particles in the injection zone and annular zone of the spray bed. The spray bed with longitudinal vortex generator was studied by PIV technique. The results show that the longitudinal vortex generator enhances the transverse mixing of gas and particles in the injection and annular regions. When the diameter of the spoiler element is the same, the reinforcement effect of the spherical spoiler on the radial motion of the particle is better than that of the cylindrical spoiler. In the finite structure space of the spray bed, there is the optimum design size (diameter, installation distance) of the spoiler element, which makes the longitudinal eddy current enhance the radial motion of the particles in the spray bed to the best effect.
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X701

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本文編號：2449678