湿法FGD系统石灰浆池射流搅拌动力学研究

摘要

在现阶段我国电力行业仍以燃煤为主燃料，随之而来的SO2污染问题不容小觑。在我国，燃煤电场对于SO2的吸收以湿法烟气脱硫为主，代表方式为石灰石/石膏脱硫法。为了实现对SO2的充分吸收，就需要混合搅拌设备运行良好，但是由于广泛使用的侧进式搅拌系统造价高、易泄露且存在安全隐患等问题，故将旋转射流系统引入湿法烟气脱硫吸收系统中以克服以上缺点。
　　本文在前人基础上对旋转射流系统加以完善并将其引入石灰浆池搅拌系统，以蒲城600MW浆池建立几何模型，分别在气液及液固两相工况下研究了旋转射流器自转角速度与射流出口速度对浆池流场的影响，并将两相模拟结果与三相模拟结果加以比对，探究第三相的出现对流场所产生的影响。在气液两相工况中，氧化空气分布的优劣依赖于近壁面处的横向分布速度与Z向速度的综合作用。随着自转角速度的增加，氧化空气的分布呈现出先趋于良好后趋于恶化的状态;随着射流出口速度的改变，氧化空气分布趋于良好，但是当速度高于50m/s之后，持续优化现象并不十分明显。在液固两相工况中，随着自转角速度的增加，石灰石颗粒相浓度呈现出递减趋势，这是由于射流长度随自转角速度的增加而呈现出先增后减的趋势，从而导致在近壁处的横向分布速度呈现出先增后减的趋势，进而导致混合浆液与原纯液相混合不足。随着射流出口速度的增加，射流长度有所增加，从而使横向分布速度增加，且由于总体流量的增大，浆池内大循环加剧，从而使混合作用进一步增强，石灰石颗粒相浓度愈发接近射流出口处浓度。通过气液两相、液固两相与气液固三相工况进行对比，结果表明气液固三相工况中氧化空气VOF高于气液两相工况，这是由于固相的出现使三相工况中的横向分布速度趋于整体平缓，占优势体积的向下液流为氧化空气的横向分布提供了重要作用;液固两相中石灰石颗粒相VOF高于三相工况，这是由于在中部向下液流流速基本相同的情况下，三相工况中近壁处混合液流横向速度偏低而Z向速度偏高，导致未能与纯液相充分混合，而导致三相工况下石灰石颗粒相浓度偏低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 烟气脱硫技术简介

1．2．1 烟气脱硫技术分类

1．2．2 石灰石／石膏湿法烟气脱硫原理

1．3 国内外研究现状

1．3．1 搅拌装置应用及研究进展

1．3．2 射流搅拌流体动力学研究现状

1．4 主要研究内容

第2章 旋转射流搅拌系统设计及模拟建模

2．1 旋转射流搅拌系统设计

2．1．1 旋转射流搅拌系统基本构成及安装方式

2．1．2 旋转射流器重要参数设定

2．2 石灰浆池几何模型建立

2．3 控制方程

2．4 网格划分及边界条件设定

2．5 网格无关性及时间步长无关性验证

2．5．1 网格无关性验证

2．5．2 时间步长无关性验证

2．6 模拟工况及计算策略的确定

2．7 本章小结

第3章 石灰浆池气液两相流场特性研究

3．1 自转角速度对气液两相流场的影响

3．1．1 自转角速度对氧化空气分布的影响

3．1．2 自转角速度对速度场的影响

3．2 射流出口速度对气液两相流场的影响

3．2．1 射流出口速度对氧化空气分布的影响

3．2．2 射流出口速度对速度场的影响

3．3 本章小结

第4章 石灰浆池液固两相流场特性研究

4．1 自转角速度对液固两相流场的影响

4．1．1 自转角速度对石灰石颗粒浓度分布的影响

4．1．2 自转角速度对速度场的影响

4．2 射流出口速度对液固两相流场的影响

4．2．1 射流出口速度对石灰石颗粒分布的影响

4．2．2 射流出口速度对速度场的影响

4．3 本章小结

第5章 石灰浆池气液固三相流场特性研究

5．1 石灰浆池三相流场氧化空气分布

5．2 石灰浆池三相流场石灰石颗粒相分布

5．3 石灰浆池三相流场速度场相较于两相流场的改变

5．3．1 石灰浆池射流长度的改变

5．3．2 石灰浆池射流横向分散速度的改变

5．3．3 石灰浆池射流Z向速度的改变

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢