燃煤电站活性炭喷射脱汞系统流场的组织与模拟

论文摘要

本文主要做了未燃尽炭（Un-burnt Carbon）对燃煤污染物脱除的机理研究的前期基础理论准备部分的研究。通过对活性炭吸附烟气中汞的化学过程的研究,整理出活性炭吸附气相汞的模型概要和计算流程。接下来主要用DPM模型对吸附剂的分布扩散情况进行了初步的研究模拟。在活性炭颗粒与烟气混合的气固两相流场的模拟中,本文从活性炭的喷射量(6.41117×10-5kg/m3、1.60279×10-4kg/m3、3.20558×10-4kg/m3),活性炭喷射管的数量（4根、6根）,活性炭喷射孔的数量（8-48等八种）,喷射方式（单喷口逆流直射、双喷口呈夹角喷射）等不同角度设计了30种工况,对活性炭颗粒在烟道内的分布情况进行了细致的模拟研究。文中利用常用的流体计算软件FLUENT,运用了可实现性的κ-ε模型对烟道内的等温气固两相流场进行了数值模拟,得到了研究对象内的速度场、浓度场等分布结果,通过对比分析寻找最佳的布置方案。并通过对流场的研究追踪其吸附剂的颗粒轨迹,为后续模拟吸附剂对气相Hg捕获的过程做好准备。并且吸附剂喷射管口的布置也为实际工程应用提供了可靠的理论支持及数据参考。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究目的
• 1.1.1 汞散播于环境中的危害
• 1.1.2 燃煤锅炉排放汞的来源
• 1.1.3 我国汞污染现状
• 1.2 脱汞技术的研究现状
• 1.2.1 吸附剂法
• 1.2.2 常规污染物控制装置脱汞技术
• 1.2.3 化学氧化法
• 1.2.4 以半干法为基础的燃煤烟气除汞技术
• 1.2.5 现有控制方法存在的问题
• 1.3 活性炭的吸附机理
• 1.4 活性炭吸附汞的模型浅析
• 1.4.1 活性炭捕获气相汞的模型
• 1.4.2 活性炭颗粒内部的传质和吸附
• 1.5 本文主要研究内容
• 1.5.1 活性炭吸附剂的介绍
• 1.5.2 活性炭吸附烟气的数值模拟
• 2 数值模拟软件及模型的介绍
• 2.1 数值模拟软件及模型的介绍
• 2.1.1 数值模拟软件的介绍
• 2.1.2 气固两相流的数值模拟
• 2.2 物理模型的建立
• 2.2.1 模拟对象
• 2.2.2 网格划分
• 2.3 数学模型的选择
• 2.4 本章小结
• 3 模型的校验
• 3.1 对比实验对象的描述
• 3.2 对实验对象的模拟过程
• 3.2.1 网格的确定
• 3.2.2 数学模型的确定
• 3.3 本章小结
• 4 活性炭喷射法脱除烟气中的汞的数值模拟
• 4.1 活性炭喷射量和汞脱除效率的研究
• 4.2 活性炭喷射过程中边界条件的处理
• 4.2.1 进口边界条件的设置
• 4.2.2 出口边界条件的设置
• 4.3 不同喷口布置情况下流场的模拟结果
• 4.3.1 不同喷射管数量下的流场
• 4.3.2 不同喷射方式下的流场
• 4.4 不同喷口布置情况下的颗粒浓度分布的模拟结果
• 4.4.1 8喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.2 12喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.3 16喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.4 18喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.5 24喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.6 32喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.7 32双喷口呈60°夹角喷射下的颗粒浓度分布
• 4.4.8 36喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.9 48喷口喷射方式下的颗粒浓度分布
• 4.4.10 48双喷口呈60°夹角喷射下的颗粒浓度分布
• 4.5 模拟结果分析与讨论
• 4.5.1 不同喷口数量的讨论
• 4.5.2 活性炭喷射孔单方向喷射和两方向喷射结果的对比讨论
• 4.5.3 烟道内活性炭颗粒运动规律的研究
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集