溶解模型及操作参数对粉-粒喷动床烟气脱硫反应影响机理的数值模拟
发布时间：2021-03-11 02:33
随着现代工业迅速席卷全球,环境问题随之而来。煤炭作为我国最重要能源之一,在能源消费结构中占比很大。然而煤中含有大量的硫元素,燃烧后排放的SO2等硫化物易造成酸雨、雾霾等环境问题,降低废气中SO2的排放已成为亟待解决的环境问题。目前针对SO2减排问题,国内外研究者陆续提出了数百种脱硫技术,其中燃烧后脱硫即烟气脱硫因具有诸多优势而被广泛采用。针对燃烧后脱硫中的半干法烟气脱硫技术,喷动床半干法烟气脱硫技术应运而生,对粉-粒喷动床特有的流动结构特性进行研究使得其在物料干燥、化学反应等领域极具应用价值。由于喷动床内部流动结构的复杂性及现有实验条件的局限性,采用数值模拟手段,将烟气脱硫技术引入到喷动床,期望能够获得理想的脱硫效果,为工程实际运用提供理论研究基础。本文以Ma等实验喷动床数据为研究依据进行了数值模拟。基于气-固两相流体动力学,应用双流体模型（TFM）来模拟喷动床内气-固两相的相互作用。通过合理的假设和简化,建立起粉-粒喷动床半干法烟气脱硫体系的水汽化、脱硫反应数学模型及脱硫反应溶解模型。利用“UDF”自定义函数通过关联式...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柱锥形喷动床示意图
料层高度的限制，其干燥效果更好[12]。但是导流管喷动床的几何尺寸也。因此导流管喷动床的放大研究成为目前更重要的任务。张立栋等人管直径对喷动床内颗粒速度分布、固体循环量的影响，研究了导向管直床的运行状态。研究发现导向管直径在 50~55 mm 时较好。并对比了无与导流管喷动床的死区分布和固体循环量，发现导向管不但可以使死区低固体的循环量。纵向涡发生器喷动床：尚灵祎等人[14]针对环隙区颗粒缺乏横向运动问法将纵向涡发生器引入喷动床，研究了纵向涡发生器及颗粒参数对颗粒响。并将无纵向涡发生器的喷动床与带纵向涡发生器喷动床进行了比带纵向涡发生器的喷动床中颗粒径向混合程度得到很大提高且颗粒直，颗粒运动越剧烈。张洁洁[15]采用数值模拟方法研究了纵向涡发生器排形喷动床颗粒运动的影响。结果发现，纵向涡发生器的加入能增大近环积分数，且颗粒体积分数在 2 排纵向涡发生器下实现最均匀分布。
可用图1-3 喷动床操作相图来确定其操作范围。只有在有限的表观气速范围内喷动床才能有稳定喷动现象，气速过大易使全床成为流化床，气速过小不能穿透床层，使整个床层成为固定床。图 1-3 喷动床操作相图(1) 最小喷动速度msU在喷动床中，最小喷动速度为维持床体稳定喷动的最小表观气速，其与喷动床几何形状、流体及颗粒物料的性质等密切相关，可由压降曲线来确定其值。当喷动床直径为 0.1~0.6 m 时，计算最小喷动速度应用最广泛的为 Mathur-Gisher[16]提出的经验方程： 13 2gp pimsd DHUD D (1.1)(2) 喷动床的压降max P喷动床由静止状态成为喷动状态时，使床层松动、床层破裂的压力损失以及颗粒物料间的摩擦压降组成了喷动床的最大压降。当喷动床形成稳定三区喷动状态后，压降不再随气速变化，即为常数。经实验所得经验公式[17]如下：max6.80.8 34.4tanib p bDP H g d gD (1.2)(3) 最大喷动床高mH最大喷动床高与物料的处理量有关。当静床层高度高于某一高度时，喷动床就会转变为流化床或节涌床，无论如何调节气速和压降，都不能使喷动床形成稳定三区喷
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦炉烟气二氧化硫和氮氧化物污染预防技术[J]. 张亦弛,于洪涛,徐铁君. 燃料与化工. 2019(01)
[2]纵向涡发生器排数对三维喷动床内气-固两相流动影响数值模拟[J]. 张洁洁,尚灵祎,吴峰,马晓迅,杨剑. 石油学报(石油加工). 2018(05)
[3]带纵向涡发生器喷动床内颗粒流动特性PIV实验[J]. 尚灵祎,吴峰,马晓迅. 化工学报. 2018(05)
[4]导向管直径对喷动床流动特性影响的计算颗粒流体力学数值模拟[J]. 张立栋,王子嘉,李少华,王擎,秦宏. 化工进展. 2018(01)
[5]燃煤排放烟气脱硫技术概述[J]. 柏顺,袁泽华. 化工管理. 2017(13)
[6]内蒙油页岩喷动床干燥过程分析[J]. 柏静儒,孙灿辉,李晓航,王擎. 化学工程. 2016(06)
[7]实现中国煤炭经济可持续发展的战略研究[J]. 耿颖. 中国高新技术企业. 2015(26)
[8]喷动流化床涂敷造粒技术[J]. 刘斌,施琼琼,王英彬. 机电信息. 2012(20)
[9]喷动流化床在生物质快速热解技术中的应用[J]. 王鹏起,常建民,杜洪双,郑凯. 北华大学学报(自然科学版). 2007(01)
[10]我国城市大气污染现状及综合防治对策[J]. 平措. 环境科学与管理. 2006(01)
博士论文
[1]喷动床内半焦颗粒烟气脱硫技术研究[D]. 邢力超.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]粉粒喷动床半干法烟气脱硫反应的数值模拟及气固两相流动PIV实验[D]. 牛方婷.西北大学 2017
[2]气流—喷动床气固两相流动与干燥特性研究[D]. 王敬哲.大连理工大学 2017
[3]石灰消化工艺参数及氢氧化钙溶解速率实验研究[D]. 钟伟飞.浙江大学 2004
本文编号：3075708
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柱锥形喷动床示意图
料层高度的限制，其干燥效果更好[12]。但是导流管喷动床的几何尺寸也。因此导流管喷动床的放大研究成为目前更重要的任务。张立栋等人管直径对喷动床内颗粒速度分布、固体循环量的影响，研究了导向管直床的运行状态。研究发现导向管直径在 50~55 mm 时较好。并对比了无与导流管喷动床的死区分布和固体循环量，发现导向管不但可以使死区低固体的循环量。纵向涡发生器喷动床：尚灵祎等人[14]针对环隙区颗粒缺乏横向运动问法将纵向涡发生器引入喷动床，研究了纵向涡发生器及颗粒参数对颗粒响。并将无纵向涡发生器的喷动床与带纵向涡发生器喷动床进行了比带纵向涡发生器的喷动床中颗粒径向混合程度得到很大提高且颗粒直，颗粒运动越剧烈。张洁洁[15]采用数值模拟方法研究了纵向涡发生器排形喷动床颗粒运动的影响。结果发现，纵向涡发生器的加入能增大近环积分数，且颗粒体积分数在 2 排纵向涡发生器下实现最均匀分布。
可用图1-3 喷动床操作相图来确定其操作范围。只有在有限的表观气速范围内喷动床才能有稳定喷动现象，气速过大易使全床成为流化床，气速过小不能穿透床层，使整个床层成为固定床。图 1-3 喷动床操作相图(1) 最小喷动速度msU在喷动床中，最小喷动速度为维持床体稳定喷动的最小表观气速，其与喷动床几何形状、流体及颗粒物料的性质等密切相关，可由压降曲线来确定其值。当喷动床直径为 0.1~0.6 m 时，计算最小喷动速度应用最广泛的为 Mathur-Gisher[16]提出的经验方程： 13 2gp pimsd DHUD D (1.1)(2) 喷动床的压降max P喷动床由静止状态成为喷动状态时，使床层松动、床层破裂的压力损失以及颗粒物料间的摩擦压降组成了喷动床的最大压降。当喷动床形成稳定三区喷动状态后，压降不再随气速变化，即为常数。经实验所得经验公式[17]如下：max6.80.8 34.4tanib p bDP H g d gD (1.2)(3) 最大喷动床高mH最大喷动床高与物料的处理量有关。当静床层高度高于某一高度时，喷动床就会转变为流化床或节涌床，无论如何调节气速和压降，都不能使喷动床形成稳定三区喷
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦炉烟气二氧化硫和氮氧化物污染预防技术[J]. 张亦弛,于洪涛,徐铁君. 燃料与化工. 2019(01)
[2]纵向涡发生器排数对三维喷动床内气-固两相流动影响数值模拟[J]. 张洁洁,尚灵祎,吴峰,马晓迅,杨剑. 石油学报(石油加工). 2018(05)
[3]带纵向涡发生器喷动床内颗粒流动特性PIV实验[J]. 尚灵祎,吴峰,马晓迅. 化工学报. 2018(05)
[4]导向管直径对喷动床流动特性影响的计算颗粒流体力学数值模拟[J]. 张立栋,王子嘉,李少华,王擎,秦宏. 化工进展. 2018(01)
[5]燃煤排放烟气脱硫技术概述[J]. 柏顺,袁泽华. 化工管理. 2017(13)
[6]内蒙油页岩喷动床干燥过程分析[J]. 柏静儒,孙灿辉,李晓航,王擎. 化学工程. 2016(06)
[7]实现中国煤炭经济可持续发展的战略研究[J]. 耿颖. 中国高新技术企业. 2015(26)
[8]喷动流化床涂敷造粒技术[J]. 刘斌,施琼琼,王英彬. 机电信息. 2012(20)
[9]喷动流化床在生物质快速热解技术中的应用[J]. 王鹏起,常建民,杜洪双,郑凯. 北华大学学报(自然科学版). 2007(01)
[10]我国城市大气污染现状及综合防治对策[J]. 平措. 环境科学与管理. 2006(01)
博士论文
[1]喷动床内半焦颗粒烟气脱硫技术研究[D]. 邢力超.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]粉粒喷动床半干法烟气脱硫反应的数值模拟及气固两相流动PIV实验[D]. 牛方婷.西北大学 2017
[2]气流—喷动床气固两相流动与干燥特性研究[D]. 王敬哲.大连理工大学 2017
[3]石灰消化工艺参数及氢氧化钙溶解速率实验研究[D]. 钟伟飞.浙江大学 2004
本文编号：3075708
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