论文题目: 液柱冲击塔湿法烟气脱硫的试验和理论研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 工程热物理
作者: 程峰
导师: 骆仲泱,倪明江,岑可法
关键词: 烟气脱硫,液柱冲击塔,湍流式,数值模拟
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着经济和社会的发展,燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术具有工艺成熟、脱硫剂来源广泛、价格低廉、脱硫效率高、副产品可以回收利用等优点,获得了广泛的应用。但是湿法烟气脱硫系统的投资和运行成本较高。以提高脱硫效率、降低投资和运行成本为目的,本文提出了液柱冲击塔,对这种湿法脱硫装置的性能进行了研究。 本文对液柱冲击塔的阻力特性和脱硫特性进行了试验研究和分析。试验研究了喷液量、塔内风速,结构等因素对阻力特性的影响,以及喷液量、塔内风速、循环水池pH值、SO2入口浓度、烟气入口温度、结构等因素对脱硫效率的影响,还研究了添加剂甲酸、甲酸钠和己二酸的脱硫添加剂的作用。根据试验研究结果给出了液柱冲击塔的运行工况设计。 液柱冲击塔内,液柱冲击雾化形成的液滴的粒径分布、液滴速度等流场特性对二氧化硫的吸收有着重要的影响。本文利用PIV方法对液柱塔内雾化液滴的粒径分布和运动状态进行了试验研究,给出了浆液流量、烟气流速、喷嘴与挡板间距、挡板类型等因素对雾化液滴粒径分布和运动特性的影响。试验研究的结果表明:烟气流速一定时,浆液流量越大,浆液液滴的平均粒径也越大;浆液流量一定时,液滴平均粒径随烟气流速增大而减小;在相同的烟气流速和浆液流量下,喷嘴与挡板间距越小,雾化效果越好;雾化后的浆液液滴粒径分布符合Rosin-Rammler分布。 以多相流体力学、化学反应动力学、湍流扩散和传质理论为基础,对液柱冲击塔建立二氧化硫吸收模型,考虑了喷淋密度、烟气流速、液滴粒径变化和分布等参数对塔内流场分布和SO2吸收的影响,运用CFD对塔内的流场和二氧化硫的吸收过程进行了数值模拟,并根据数值模拟的结果对液柱塔入口的几何形状进行了相应的优化。数值模拟和试验结果吻合较好,对液柱冲击塔的工业应用具有一定的指导意义。 本文还对适用于中小型电站锅炉的湍流式简易湿法脱硫除尘装置的阻力特性和脱硫特性进行了试验研究和工程应用,分析了简易湿法脱硫除尘装置烟气带水的原因,通过试验研究优化旋流板设计,提高除湿效率,解决了烟气带水问题。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 二氧化硫及酸雨的危害
1.2 我国二氧化硫排放现状与控制对策
1.3 二氧化硫控制技术概述
1.3.1 燃烧前脱硫技术
1.3.2 燃烧中脱硫技术
1.3.3 燃烧后脱硫(烟气脱硫)技术
1.4 本文研究内容简介
第二章 烟气脱硫技术综述
2.1 FGD技术的分类
2.2 湿法FGD技术
2.2.1 石灰石(石灰)／石膏湿法
2.2.2 CT—121FGD工艺
2.2.3 ABB公司的LS-2工艺
2.2.4 优化双循环湿式FGD工艺
2.2.5 德国比晓夫公司的技术
2.2.6 日本三菱公司的液柱塔
2.2.7 日本Babcock-Hitachi(日立)公司的高速水平流FGD技术
2.2.8 日本川琦喷雾塔脱硫技术
2.2.9 美国DUCON公司的文丘里湿式石灰石／石膏技术
2.2.10 海水脱硫法
2.2.11 氨法
2.2.12 磷铵肥法
2.2.13 双碱法
2.2.14 氧化镁／氢氧化镁法
2.2.15 柠檬酸钠法
2.3 干法、半干法FGD技术
2.3.1 电子束法
2.3.2 荷电干式吸收剂喷射脱硫系统(CDSI)
2.3.3 炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺
2.3.4 烟气循环流化床FGD技术
2.4 国外FGD技术的发展和应用现状
2.4.1 美国电站的FGD应用情况
2.4.2 德国电站的FGD应用情况
2.4.3 日本电站的FGD应用情况
第三章 湍流式简易湿法脱硫除尘技术的试验研究与工程应用
3.1 引言
3.2 湍流式烟气脱硫除尘技术的基本原理
3.3 湍流式烟气脱硫技术的试验研究
3.3.1 试验系统
3.3.2 阻力特性
3.3.3 脱硫特性
3.4 烟气除湿性能的试验研究与改进
3.4.1 简易湿法脱硫除尘装置的烟气带水及分析
3.4.2 旋流板除湿装置的结构和基本原理
3.4.3 旋流板除湿的试验系统
3.4.4 试验结果分析
3.4.5 旋流板优化设计和工程应用
3.5 实际的工程应用
3.6 本章小结
第四章 液柱冲击式湿法脱硫装置的试验研究
4.1 引言
4.2 试验系统
4.3 试验工况和内容
4.4 阻力特性试验结果分析
4.5 脱硫特性试验结果分析
4.5.1 喷淋密度、塔内风速、液气比对脱硫效率的影响
4.5.2 循环水池pH值对脱硫效率的影响
4.5.3 SO_2入口浓度对脱硫效率的影响
4.5.4 吸收剂为生石灰和石灰石对脱硫效率的影响
4.5.5 有无强制氧化对脱硫效率的影响
4.5.6 添加剂对脱硫效率的影响
4.5.7 烟气入口温度对脱硫效率的影响
4.5.8 液柱冲击塔的内部结构因素对脱硫效率的影响
4.6 液柱冲击塔的运行工况设计
4.7 本章小结
第五章 液柱冲击塔雾化流场的PIV试验研究
5.1 引言
5.2 气液两相中的液滴测试方法简介
5.2.1 液滴速度测量方法简介
5.2.2 液滴粒径分布测量方法简介
5.2.3 PIV技术原理
5.3 试验系统
5.3.1 试验装置
5.3.2 试验步骤
5.3.3 试验图像处理
5.4 试验结果与分析
5.4.1 雾化液滴平均粒径的影响因素分析
5.4.2 雾化液滴运动速度的影响因素分析
5.4.3 雾化液滴运动速度的影响因素分析
5.4.4 液柱雾化后的液滴颗粒粒径分布
5.4.5 公式拟和
5.5 本章小结
第六章 液柱冲击塔内流场和SO_2吸收过程的CFD数值模拟与优化
6.1 引言
6.2 前人工作简介
6.3 液柱冲击塔内流场的模拟
6.3.1 CFD简介
6.3.2 基本假设
6.3.3 连续相(模拟烟气)流场的模拟
6.3.4 离散相(石灰石浆液液滴)流场的模拟
6.3.5 物理模型
6.3.6 模拟结果
6.4 SO_2吸收的模拟
6.4.1 SO_2吸收模型
6.4.2 模型所需参数
6.5 模型计算结果及分析
6.5.1 不同工况下塔内SO_2分布情况
6.5.2 模型计算结果与试验结果比较
6.6 塔内流场的优化
6.7 本章小结
全文总结
参考文献
攻读博士学位期间参加的研究项目和发表的论文
致谢
发布时间: 2005-10-08
参考文献
- [1].液柱喷射烟气脱硫研究[D]. 项光明.清华大学2003
相关论文
- [1].烟气循环流化床脱硫技术实验研究[D]. 马双忱.华北电力大学（河北）2003