当前位置:主页 > 社科论文 > 生态环境论文 >

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

发布时间:2019-03-29 15:47
【摘要】:二氧化硫排放量的90%来自于燃煤,排入空气中,在适当气象条件下氧化成硫酸和硫酸盐,形成了雾霾天气,还会造成严重的酸雨问题。目前,各国学者先后研究出了各种脱硫技术。粉-粒喷动床半干法烟气脱硫技术具有脱硫率高,吸收剂利用率高,对环境污染小等优点,成为一种极具有前景的脱硫技术。本文根据实验过程中喷动床进行数值模拟分析。在喷动床内半干法烟气脱硫过程中建立水发生汽化的数学模型来研究该过程中的传质传热,采用双流体模型最终获得粉-粒喷动床内水汽化结果。表明,喷射区和环隙区外侧是发生水汽化最主要的两个区域,在喷射区和环隙区外侧产生的气相水随着气流进入床周围区域,在料浆入口处和喷泉区顶部水相体积分数较大。气体温度在入口处最高,其次是喷射区、喷泉区外侧和环隙区外侧。分析了脱硫反应过程中各个步骤,通过简化假设脱硫反应过程将整个过程转化为两个相之间的传质控制过程,并建立反应模型来研究半干法烟气脱硫过程中的脱硫反应特性,采用双流体模型模拟粉-粒喷动床内脱硫反应过程,模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,液相水分布最多的区域在环隙区,脱硫反应发生的最主要的区域也在环隙区。反应产物在环隙区和喷动床出口处有所堆积。反应达到稳定时,反应脱硫效率比文献模拟值稍微有所增加,但是仍略低于实验值,仍需进一步改进优化模型来提高计算的准确性。将纵向涡流发生器引入喷动床内的气固两相流动体系,期望气相经过纵向涡流发生器产生纵向涡,从而带动颗粒相实现涡流运动,以期达到强化喷动床内喷射区及环隙区内气体、颗粒的横向混合。并利用PIV技术对加有纵向涡发生器的喷动床进行实验研究。结果表明,纵向涡发生器强化了喷射区及环隙区内气体、颗粒的横向混合。在相同扰流元件直径条件下,球体扰流元件对颗粒径向运动的强化效应好于圆柱体扰流元件。在喷动床有限的结构空间内存在着最佳的扰流元件设计尺寸(直径、安装间距),使得纵向涡流对喷动床内颗粒径向运动的强化效果达到最佳。
[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.
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X701

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张翠宣,叶京生,宋继田;喷动床研究与进展[J];化工进展;2002年09期

2 张怀清;喷动床谷物干燥器的设计[J];化学世界;1963年11期

3 顾毓珍;喷动床干燥谷物的研究——降速阶段干燥数据的分析[J];化学世界;1963年01期

4 张怀清;;喷动床干燥谷物中扩散方程的应用[J];科学通报;1963年10期

5 顾毓珍 ,沈惠子 ,詹漪珠;有导向管喷动床的流体力学与油菜籽干燥[J];化学世界;1965年01期

6 张怀清;;第二讲 喷动床技术及其应用[J];沈阳化工;1986年04期

7 张怀清;;大直径喷动床流动特性的研究近况[J];沈阳化工学院学报;1991年02期

8 张怀清;薛惠芳;田振勇;;充气喷动床流体力学性能的研究(Ⅰ)[J];化工冶金;1991年02期

9 张怀清;;大尺寸喷动床最低喷动速度的估算[J];沈阳化工;1992年02期

10 张怀清;薛惠芳;田振勇;;充气喷动床流体力学性能的研究(Ⅱ)[J];化工冶金;1993年03期

相关会议论文 前10条

1 魏伟胜;纪晔;徐建;鲍晓军;;喷动床放大规律[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

2 林诚;朱兰瑾;;二维气固喷动床流型的V-统计法辨识[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年

3 宋立丽;张少峰;刘燕;兰艳涛;;喷动床中雾化喷嘴的数值仿真[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年

4 罗保林;宗祥荣;Lim;C.J.;;矩形导流管喷动床下行区的床层压降[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年

5 朱涛;林诚;张济宇;;惰性粒子喷动床制备超细碳酸钙[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

6 代钦;;极近自由表面翼型流场的PIV实验测量[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年

7 弓志强;葛敬东;陆亚钧;;非定常激励对环形叶栅流动影响的PIV研究[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年

8 彭小勇;邓进波;谢东;顾炜莉;;大空间建筑火灾烟气扩散的盐水实验与PIV测试[A];全国暖通空调制冷2004年学术文集[C];2004年

9 吴静;张少峰;关雪涛;;喷动床半干法烟气脱硫实验研究[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(下卷)[C];2006年

10 荣臻;邓学蓥;王兵;马宝峰;马珊珊;;PIV与壁面压力联合测量技术在机翼摇滚研究中的应用[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年

相关博士学位论文 前7条

1 龚希武;新型多喷口环形喷动床的实验研究与数值模拟[D];上海交通大学;2008年

2 邢力超;喷动床内半焦颗粒烟气脱硫技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 曹晓东;客机座舱内空气流动特征2D-PIV实验研究[D];天津大学;2015年

4 朱润孺;矩形喷动床干、湿颗粒混合特性的DEM方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

5 甘露;循环流化床锅炉双喷动床式冷渣器研究[D];重庆大学;2014年

6 王乃华;新型半干法烟气脱硫的实验及机理研究[D];浙江大学;2002年

7 高雄发;旋流式无堵塞泵优化设计与内流场PIV试验研究[D];江苏大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 周遵凯;喷动床内气固两相流流动与传热特性研究[D];华北电力大学;2015年

2 姜小峰;加温/加压喷动床气固流动特性研究[D];东南大学;2015年

3 赵悦棋;倒置液固喷动床流动特性的数值模拟研究[D];东北石油大学;2016年

4 焦明月;喷动床流动特性的数值模拟和实验研究[D];华北电力大学;2016年

5 姚路;喷动床三维流动特性的CFD-DEM并行数值模拟[D];华北电力大学;2016年

6 王U,

本文编号:2449678


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2449678.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户f8a01***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com