石灰石颗粒脱硫过程数值计算及炉内喷钙经济性分析

摘要

二氧化硫的排放所造成的环境污染问题已相当严重,对其进行综合治理是当务之急.目前,国外比较成熟的烟气脱硫技术已有几十种,但其昂贵的投资和运行维护费用不太符合我国的国情.因此,积极开发和研制出适合我国现状的烟气脱硫技术是我国科研人员们的一项艰巨的任务.近年来,炉内喷钙脱硫技术以其投资少、系统简单、占地小等优点得到了全社会的广泛关注.它的不足之处在于:脱硫效率和吸收剂利用率均较低.于是,如何提高该法脱硫效率成为人们研究的重点.炉内喷钙脱硫工艺是实现上述目标的一项新技术.国外运行实践表明,该技术能显著提高脱硫效率.由于我国对这项技术还为完全掌握,对其机理和工艺特性进行深入的研究十分必要.本文在热量平衡基础上,建立石灰石颗粒温度变化计算模型,研究烟气温度为450℃-1050℃范围内石灰石颗粒的脱硫过程.模型计算分析了石灰石脱硫反应的进程和反应机理.从而为中温烟气脱硫技术应用提供理论依据.本文首先建立了常物性、无内热源的三维非稳态条件下的瞬态传热模型,并推导出相应的控制方程.采用数值离散方法,编制计算程序,对石灰石颗粒传热过程的温度场进行定性描述,获得了石灰石热解转化率随温度、停留时间的变化规律.结果表明石灰石热解转化率随温度和停留时间增大而提高.数值计算结果表明模型结果与实验结果相吻合.采用炉内喷钙脱硫时,石灰石颗粒喷射到炉膛以后,发生热解和脱硫反应过程.从而影响炉膛出口温度.本文以哈三电厂600MW机组2008t/h煤粉燃烧锅炉为例,分析了炉内喷钙对炉膛出口温度的影响.计算结果表明炉内喷钙将降低炉膛出口温度.针对哈三电厂200MW机组及600MW机组炉内喷钙脱硫,进行经济性分析,从而使喷钙脱硫技术进一步推广.

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

第1章绪论

1.1我国的能源结构及大气污染状况

1.2 SO2污染的危害及其防治

1.2.1 SO2污染的危害

1.2.2我国防治大气SO2污染的主要措施

1.3烟气脱硫技术的发展

1.3.1国内外烟气脱硫技术的发展状况

1.3.2炉内喷钙脱硫技术的发展

1.4主要研究内容

1.5本章小结

第2章数学模型的建立

2.1传热问题的基本方程

2.1.1热传导

2.1.2热辐射

2.2边值条件

2.3方程的简化

2.4方程的离散化

2.5离散方程边界条件的处理

2.6实际控制模型的控制方程

2.6.1模型的建立

2.6.2计算程序框图

2.7本章小结

第3章计算结果和分析

3.1模拟基本工况

3.2模拟计算结果及分析

3.3影响石灰石颗粒传热过程的因素

3.3.1石灰石颗粒直径的影响

3.3.2扩散率的影响

3.4石灰石热解率的计算

3.4.1温度、停留时间对热解率的影响

3.4.2石灰石颗粒直径的影响

3.4.3扩散率的影响

3.5热解率计算与实验结果的比较

3.6本章小结

第4章炉内喷钙对炉膛出口烟温的影响

4.1锅炉基本数据

4.2炉膛出口温度热力计算程序流程图

4.3模拟计算结果及分析

4.4脱硫率及石灰石耗量计算

4.4.1石灰石耗量计算

4.4.2脱硫率为90％时的石灰石耗量

4.4.3满足环保标准要求的脱硫率及石灰石耗量

4.5本章小结

第5章炉内喷钙脱硫经济性分析

5.1我国燃煤烟气脱硫技术的经济分析

5.1.1费用计算方法

5.1.2敏感性分析方法

5.1.3计算参数设定

5.1.4设计依据(设计采用的参数)

5.2烟气脱硫技术综合评价

5.3本章小结

附表

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢

个人简历