基于小型燃煤锅炉氨法脱硫（FGD）技术研究

论文摘要

本论文从国家环境安全的角度出发,以治理二氧化硫大气污染为主旨,着重研究了小型燃煤锅炉氨法脱硫（FGD）技术。通过对小型燃煤锅炉实际烟气参数进行理论计算,建立小型燃煤锅炉氨法脱硫系统理论模型。采用FLUENT流体力学分析软件对所建立的理论模型进行数值模拟,进一步校正理论模型的不足之处,进而建立实际的小型燃煤锅炉脱硫系统。以此脱硫系统为基础,运用实验的手段,结合相关统计分析软件,最终确定了适用与小型燃煤锅炉氨法脱硫系统的最优运行参数。首先,氨法脱硫技术以其脱硫效率高、设备占地小、系统易于维护和操作等优势,适用与小型燃煤锅炉烟气脱硫;其次,将脱硫过程归纳为多种流体之间的相互作用,通过使用FLUENT流体学软件对脱硫系统中的除尘器理论模型和脱硫塔塔体理论模型进行了数值模拟分析,结果表明,依据理论计算所建立的旋风除尘器模型能够满足实际烟气参数运行下的除尘要求;所建立的脱硫塔塔体模型,在脱硫效果上能够满足实际需要但是在空塔烟气运动的分布上存在不均匀的现象,需要修改校正;最后,以实际建立的脱硫体系为基础,运用实验的手段对脱硫体系运行参数进行优化。通过单因素实验,验证了烟气流速、液气比、吸收液初始浓度这三个因素对系统脱硫效率的影响,结果表明烟气流速对脱硫效率存在最适值是脱硫效率最大。液气比对脱硫效率的影响是随着液气比的增大脱硫效率逐渐增大,但最终脱硫效率趋于稳定。吸收初始浓度对脱硫效率的影响亦是吸收液初始浓度越大脱硫效率越高,但最终脱硫效率趋于稳定。在正交旋转实验中,考察了复合因素对脱硫效率的影响。使用SAS数据统计学软件对复合实验结果进行分析,得出了适用与该脱硫体系的脱硫效率（Y）与烟气流速为（X1）、液气比（X2）、吸收液初始浓度（X3）三个因素之间的二次曲面方程。进而使用Design-Expert软件进一步分析复合实验结果,得出模型方程预测值和实际测量值之间的差异,又得出了液气比和吸收液初始浓度共同作用下的响应面曲面图,进一步验证了二次曲面响应模型方程的合理性。通过实验数据和对实验结果的分析得出该脱硫体系最优运行参数为:吸收液初始浓度为14%—17%之间,液气比为1.5—2.0L/m3之间,烟气流速亦在1.5—2.0m/s之间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 我国燃煤锅炉现状
• 1.2 二氧化硫的危害及其防治
• 1.2.1 二氧化硫的危害
• 1.2.2 二氧化硫的来源
• 1.2.3 二氧化硫的防控政策
• 1.3 烟气脱硫技术及其发展现状
• 1.3.1 烟气脱硫（FGD）
• 1.3.2 烟气脱硫技术的发展现状
• 1.4 氨法脱硫技术
• 1.5 本课题研究内容
• 2 氨法脱硫反应机理
• 2.1 吸收机理
• 2.2 传质机理
• 2.3 工艺流程
• 3 建立脱硫系统模型
• 3.1 锅炉烟气量计算
• 3.1.1 锅炉燃煤量的计算
• 3.1.2 锅炉每小时产生烟气量的计算
• 3.1.3 初始烟气中污染物的浓度
• 3.2 除尘器模型设计
• 3.3 脱硫塔模型设计
• 3.3.1 脱硫塔直径
• 3.3.2 烟气进口位置的选择
• 3.3.3 塔釜段设计
• 3.3.4 塔体高度设计
• 3.4 脱硫塔模型设计尺寸
• 4 脱硫模型的数值模拟
• 4.1 数值模拟理论基础
• 4.1.1 基本方程组
• 4.1.2 基本描述
• 4.1.3 烟气参数
• 4.2 旋风除尘器模拟结果及分析
• 4.2.1 除尘器内烟气流动模拟
• 4.2.2 除尘器内烟尘颗粒运动轨迹模拟
• 4.3 脱硫塔模拟结果及分析
• 4.3.1 空塔烟气流动模拟
• 4.3.2 塔内气液两相对流运动模拟
• 4.4 烟气脱硫效果模拟
• 2含量模拟'>4.4.1 烟气脱硫前SO₂含量模拟
• 2含量模拟'>4.4.2 烟气脱硫后SO₂含量模拟
• 4.5 实际模型的建立
• 4.5.1 旋风除尘器实际模型
• 4.5.2 脱硫塔塔体实际模型
• 4.6 本章小结
• 5 实验研究
• 5.1 脱硫辅助系统
• 5.1.1 氨水补给系统
• 5.1.2 喷淋系统
• 5.1.3 除雾系统
• 5.1.4 通风系统
• 5.1.5 防腐系统
• 5.2 实验流程和方法
• 5.2.1 实验流程
• 5.2.2 实验药品和仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 单因素实验结果及分析
• 5.3.1 吸收液初始浓度对脱硫效率的影响
• 5.3.2 液气比对脱硫效率的影响
• 5.3.3 烟气流速对脱硫效率的影响
• 5.4 复合实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢