燃煤煙氣中SO₂的排放不僅污染空氣、危害健康，而且能夠形成嚴(yán)重的酸雨，同時是對我們這樣一個硫資源相對短缺國家的極大浪費(fèi)。加快煙氣脫硫和回收技術(shù)的研發(fā)已成為生存環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。干法煙氣脫硫工藝既可以脫除SO₂，又能實(shí)現(xiàn)硫資源的回收，使其具有良好的應(yīng)用前景。本文提出將干法煙氣脫硫工藝結(jié)合噴動床技術(shù)來脫除煙氣中的SO₂，采用層燃鍋爐煙氣中分離出來的半焦顆粒作為干法脫硫的吸附劑，從而達(dá)到以廢治廢的目的。本文針對噴動床內(nèi)半焦煙氣脫硫技術(shù)問題，通過冷、熱態(tài)實(shí)驗(yàn)手段，考察了半焦顆粒在噴動床內(nèi)的流體力學(xué)特性和脫硫性能。建立了半焦脫硫動力學(xué)模型，結(jié)合氣固兩相雙流體模型模擬了噴動床內(nèi)半焦顆粒的脫硫過程，為實(shí)現(xiàn)噴動床半焦顆粒煙氣脫硫技術(shù)的開發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用提供支持。通過等溫氮吸附/脫附法和HK法解析得到半焦顆粒的微孔比表面積、孔容和微孔孔徑分布曲線；采用電子顯微鏡對半焦顆�？紫督Y(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，得出其微孔結(jié)構(gòu)多為開孔狹縫型。采用Lennard-Jones勢能函數(shù)得到了SO₂、O2、H2O和SO3分子與半焦微孔壁面相互... 

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 我國 SO_2污染現(xiàn)狀
        1.1.2 我國工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀
    1.2 煙氣脫硫研究概況
        1.2.1 干法脫硫劑研究現(xiàn)狀
        1.2.2 干法脫硫機(jī)理和動力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 干法脫硫反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 噴動床反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀
    1.3 噴動床使用半焦顆粒煙氣脫硫技術(shù)的提出
    1.4 本文研究目的和主要內(nèi)容
第2章 半焦顆粒的表征研究
    2.1 半焦
    2.2 半焦的工業(yè)分析
    2.3 半焦的表面特性
        2.3.1 半焦的比表面積和孔容
        2.3.2 半焦顆粒的微孔結(jié)構(gòu)
        2.3.3 半焦顆粒的孔徑分布
    2.4 半焦煙氣脫硫的吸附勢
    2.5 本章小結(jié)
第3章 噴動床內(nèi)半焦流動特性實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置
    3.2 實(shí)驗(yàn)使用的半焦顆粒
    3.3 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
        3.3.1 羅茨風(fēng)機(jī)
        3.3.2 流量測試裝置
        3.3.3 床層壓降的測量裝置
        3.3.4 動壓測量裝置
        3.3.5 氣動閘閥
        3.3.6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    3.4 實(shí)驗(yàn)操作步驟
    3.5 噴動床內(nèi)半焦顆粒噴動特性研究
        3.5.1 床內(nèi)噴動狀態(tài)的形成
        3.5.2 床層壓降和最小噴動速度
        3.5.3 床內(nèi)氣體速度分布
        3.5.4 噴射區(qū)直徑
        3.5.5 壁面處顆粒速度
        3.5.6 半焦顆粒的損失速率
    3.6 噴動床中顆粒濃度的研究
        3.6.1 常用的顆粒濃度測試方法
        3.6.2 噴動床環(huán)隙區(qū)平均空隙率的研究
    3.7 本章小結(jié)
第4章 噴動床內(nèi)半焦流動特性數(shù)值模擬
    4.1 研究方法
    4.2 氣固兩相流動的數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 連續(xù)性方程與動量守恒方程
        4.2.2 固體顆粒相計(jì)算模型
        4.2.3 氣固相間作用計(jì)算模型
        4.2.4 標(biāo)準(zhǔn) k-ε湍流模型
    4.3 數(shù)值模擬過程
        4.3.1 模型的建立
        4.3.2 邊界條件及初始條件
        4.3.3 模型結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格劃分
        4.3.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        4.3.5 氣固兩相流數(shù)值模擬
    4.4 實(shí)驗(yàn)與模擬對比
        4.4.1 噴泉區(qū)高度對比
        4.4.2 噴動床床層壓降的對比
        4.4.3 噴射區(qū)氣體速度對比
        4.4.4 壁面顆粒速度對比
        4.4.5 環(huán)隙區(qū)平均空隙率對比
    4.5 模擬結(jié)果與分析
        4.5.1 噴動床內(nèi)氣固的速度矢量
        4.5.2 噴動床內(nèi)煙氣量的分布
        4.5.3 噴動床內(nèi)半焦顆粒速度分布
        4.5.4 顆粒擬溫度分布
        4.5.5 半焦?jié)舛确蔷鶆蚨确植?br>    4.6 本章小結(jié)
第5章 噴動床內(nèi)半焦煙氣脫硫?qū)嶒?yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        5.1.1 熱態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        5.1.2 煙氣的基本參數(shù)
    5.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的測量
        5.2.1 SO_2和 O2氣體濃度測量
        5.2.2 噴動床內(nèi)溫度測量
        5.2.3 煙氣濕度的測量
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 床內(nèi)溫度場分布
        5.3.2 噴動床與固定床脫硫性能比較
        5.3.3 半焦顆粒的脫硫過程
        5.3.4 傳質(zhì)系數(shù)的影響
        5.3.5 表觀速度對脫硫效率的影響
        5.3.6 堆積高度對脫硫效率的影響
        5.3.7 噴動床內(nèi)各組分濃度分布
    5.4 本章小結(jié)
第6章 噴動床內(nèi)半焦煙氣脫硫特性數(shù)值模擬
    6.1 數(shù)值模擬所用模型
        6.1.1 半焦脫硫反應(yīng)動力學(xué)模型
        6.1.2 傳熱模型
        6.1.3 組分輸運(yùn)模型
        6.1.4 UDF 功能應(yīng)用
    6.2 計(jì)算網(wǎng)格劃分及邊界條件
    6.3 模擬結(jié)果的分析
        6.3.1 噴動床內(nèi)濃度的分布
        6.3.2 床內(nèi) SO_2濃度非均勻度的分布
        6.3.3 模擬值與實(shí)驗(yàn)值的對比
    6.4 影響噴動床脫硫效率的因素
        6.4.1 反應(yīng)溫度對脫硫效率的影響
        6.4.2 煙氣含氧量對脫硫效率的影響
        6.4.3 煙氣含濕量對脫硫效率的影響
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]綠色GDP核算研究綜述[J]. 張?jiān)?李平.  科技經(jīng)濟(jì)市場. 2010(10)
[2]我國工業(yè)鍋爐使用現(xiàn)狀與節(jié)能減排對策探討[J]. 何心良.  工業(yè)鍋爐. 2010(03)
[3]雙噴嘴矩形噴動床內(nèi)氣固兩相流的數(shù)值模擬[J]. 張少峰,蘭艷濤,劉燕.  河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(01)
[4]燃煤粉工業(yè)鍋爐的發(fā)展前景及節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新[J]. 嚴(yán)禎榮,羅曉明,時貴玉,王迪.  節(jié)能技術(shù). 2010(01)
[5]基于摩擦-動力應(yīng)力模型模擬噴動床氣固流動[J]. 李響,孫丹,于龍,何玉榮,楊仲明,陸慧林.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2010(01)
[6]炭法煙氣脫硫機(jī)理的研究現(xiàn)狀[J]. 李月麗,尹華強(qiáng),黃盼,張強(qiáng)波,楚英豪.  四川環(huán)境. 2009(02)
[7]噴動氣固流化床顆�；旌弦�(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張勇,金保升,鐘文琪.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2008(20)
[8]氣固提升管內(nèi)顆粒濃度的分布與計(jì)算[J]. 黎梅,諸海碧,王冬瓊,黃燕,黃衛(wèi)星.  化工機(jī)械. 2008(02)
[9]加壓噴動流化床流型的試驗(yàn)研究[J]. 李乾軍,章名耀,施愛陽,鐘文琪.  動力工程. 2007(06)
[10]ACF床動態(tài)吸附及脫附性能試驗(yàn)研究[J]. 李松柳,王欣,許綠絲,曾漢才.  電力環(huán)境保護(hù). 2007(03)

博士論文
[1]氧活性粒子注入煙氣資源化脫硫脫硝研究[D]. 潘巧媛.大連海事大學(xué) 2011
[2]內(nèi)循環(huán)多級噴動流態(tài)化煙氣脫硫技術(shù)研究[D]. 高建民.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[3]改性半焦煙氣脫硫劑的物理結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性變化機(jī)理[D]. 上官炬.太原理工大學(xué) 2006
[4]微波改性活性炭及其脫硫特性研究[D]. 蔣文舉.四川大學(xué) 2003

碩士論文
[1]噴動床內(nèi)氣固兩相流體流動數(shù)值模擬[D]. 黃明輝.西北大學(xué) 2009
[2]活性焦煙氣脫硫的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張俊.南京理工大學(xué) 2008
[3]氣固提升管充分發(fā)展段的顆粒濃度與預(yù)測[D]. 余江濤.四川大學(xué) 2006
[4]煙氣脫硫球形活性炭工藝性能及反應(yīng)器流體力學(xué)性能研究[D]. 李輝.四川大學(xué) 2006
[5]蜂窩活性炭脫硫性能的研究[D]. 彭宏.四川大學(xué) 2006
[6]噴動流化床內(nèi)氣體混合的實(shí)驗(yàn)研究和氣固兩相流動的數(shù)值模擬[D]. 付金良.東南大學(xué) 2006
[7]新型炭法煙氣脫硫材料研究[D]. 裴偉征.四川大學(xué) 2004
[8]新型炭法煙氣脫硫過程動力學(xué)研究[D]. 陳軍輝.四川大學(xué) 2004
[9]脫硫活性炭活化方法研究[D]. 程琰.四川大學(xué) 2004
[10]氣固循環(huán)流化床中粗重顆粒濃度分布的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 林海波.四川大學(xué) 2003



本文編號：3652715