氯化钙溶液闪蒸再生性能试验研究

发布时间：2020-04-04 06:11

【摘要】：燃煤电厂中脱硫系统是电厂水耗的重要组成部分之一。近年来为满足超低排放要求,增大液气比、增加喷淋层成为电厂满足SO_2排放达标的主要措施。脱硫前100℃左右的烟气经过多层喷淋降温增湿,大量的水蒸气进入烟气,烟气含湿量达到100g/kg干烟气左右,同时大量热量以潜热方式随烟气排出。随着节水降耗工作深入,烟气除湿技术受到广泛关注。溶液除湿技术除湿性能高,是烟气除湿主流工艺之一,其系统组成主要包括吸收器和再生器。其中除湿溶液高效再生成为制约烟气除湿发展的关键问题。除湿溶液再生主要分为常压再生和低压再生。闪蒸作为低压再生工艺,是当溶液所处压力突然降低至饱和压力以下时,溶液由于过热而快速蒸发的现象,具有蒸发速率快、能耗小、冷却能力强等优势,在溶液再生领域具有较大的应用潜力。同时针对燃煤电厂可用面积较小、溶液再生量较大等特点,本文选择低压再生的溶液闪蒸方式为研究对象,研究了各个因素对除湿溶液闪蒸的影响。本文首先通过数值模拟的方法,初步研究了 CaCl_2液滴闪蒸过程的特点。建立了液滴闪蒸过程的能量和质量控制方程,分别利用Simulink和Fluent软件进行数值求解,探究了液滴在闪蒸过程中的热质变化过程,研究了溶液温度、质量浓度、液滴直径和闪蒸压力对闪蒸再生性能的影响。计算表明:基于闪蒸的CaCl_2溶液再生工艺可行,闪蒸后溶液可以恢复到吸湿前状态。提高液滴温度、降低液滴质量浓度和闪蒸压力,可以有效的提高闪蒸的蒸发率。而且溶液初始浓度越低、压力越低,液滴最终的温度也会越低,越有利于提高溶液在吸收塔的吸收效率。模拟结果为后续的试验研究提供了参考。其次,搭建了绝热型CaCl_2溶液喷雾闪蒸再生的试验台,试验研究了 CaCl_2溶液物性和闪蒸压力对闪蒸再生特性的影响,并引入无量纲Jakob数、过热度ΔT和特征数压差P*对试验结果进行回归分析。试验结果表明,CaCl_2溶液喷雾闪蒸方法可以满足除湿溶液高效再生的需求;试验结果中各因素的影响与模拟的结果趋势一致;溶液温度和闪蒸压力通过影响过热度而影响蒸发率,溶液浓度和溶液温度通过影响溶液表面蒸汽压而影响蒸发率,凡是能增大过热度和表面蒸汽压的举措均可以促进溶液闪蒸;闪蒸压力降低虽然可以增大蒸发率但蒸汽温度较低不利于冷凝回收,本文认为1OkPa的蒸发压力可以满足除湿系统的物料平衡,出口 50℃左右的蒸汽和溶液温度也较为合适。数据无量纲分析得到了闪蒸率的实验关联式为η==e7.823a-Ja-1.254P*1.079L1.524ΔT0.455,上述结果为进一步的中试研究和应用提供了参考。
【图文】：

三相图,闪蒸

温高湿地区不易再生的客观因素，基于现有的真空闪蒸理论，，提出了一种将除逡逑湿后的稀溶液喷入低压环境下闪蒸再生的新方法。闪蒸是液体周围环境压力骤逡逑降时的快速气化现象，如图１－２所示，除湿溶液从状态点Ａ点迅速降压到Ｂ点。逡逑此时液体迅速降压到其饱和压力以下，溶液处于过热状态，液体快速蒸发降温，逡逑该现象称为闪蒸。闪蒸现象具有蒸发速率较快，蒸汽产量高，温降明显，能耗逡逑低，分离效果好等巨大优势，近年来被广泛运用于海水淡化，制冰，食品干燥逡逑等生产，生活的众多领域。逡逑Ｉ个Ｉ逡逑临，力逦／逡逑＾＾＾逦＞逡逑临界孟哽逡逑图１－２物质的三相图逡逑为补充多元盐溶液闪蒸再生在空调研宄领域的空白［１６１，高文忠等人开展了逡逑多元盐溶液闪蒸再生机理的研宄工作。他们先是综述了多元盐溶液闪蒸再生的逡逑情况，并在此基础上进行了邋ＣａＣＩ２液滴晸和ＬｉＣｌ液滴１１８］闪蒸再生实验。实验结逡逑果表明：真空压力是影响闪蒸过程的重要因素之一

蒸汽压,溶液,表面,赵云

能低与空气水分压力以便于空气中的水分向溶液中迁移；再生过程中，除湿溶逡逑液的表面蒸汽压应尽可能的较高以便溶液中的水分蒸发。赵云［４５］整理了三种溶逡逑液的蒸汽压与溶液物性、等效相对湿度的关系，如图２－１所示。图中对比可以逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773

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