O/CO燃烧条件下喷钙脱硫技术的机理研究及脱硫剂喷射装置的设计试验、数值模拟

摘要

该文对其进行了大量的理论分析和反应机理研究.另外,由于固硫剂颗粒在炉内停留时间短,而反应时间及SO<,2>浓度会对脱效率有很大影响,因此该文对固硫剂喷射装置进行了设计、试验,并通过数值计算进行验证和解释.通过O<,2>/CO<,2>气氛中喷钙脱硫反应的分析后,该文首先针对CO<,2>对CaCO<,3>煅烧分解反应的影响进行了研究.与一般采用经验公式的方法不同,该文通过化学热力学分析计算得到了较为精确的反应平衡关系式,然后通过热重分析(TGA)研究在含CO<,2>的气氛中CaCO<,3>煅烧分解的动力学特征,接着将热力学、动力学结合起来对该反应在不同的反应气氛中的动力学控制机理进行了探讨,另外,利用压汞仪孔隙结构分析对颗粒在不同CO<,2>气氛下煅烧后的孔隙结构特性进行了研究.由于高温条件下喷钙脱硫反应过程受反应平衡条件的影响很大,该文针对两种不同的化学反应机理进行了化学热力学研究,得到了平衡条件下温度及SO<,2>、O<,2>、CO<,2>浓度之间的关系式,通过两种化学反应机理的比较后提出了影响脱硫反应的控制机理是煅烧反应和硫化反应两个反应速率的差距,并且通过沉降炉上不同气氛下的脱硫实验进行了验证.最后,从射流理论出发设计了不同形状尺寸的固硫剂喷射装置,对其自由射流流场特性进行了试验研究,通过比较后得到比较理想的选择.然后再根据数值计算理论用k-ε双方程湍流模型对所有射流流场进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合,对喷射装置的设计试验具有指导意义.

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1课题研究背景

§1.2 SO2污染的危害与防治

§1.3燃煤脱硫技术及发展现状

参考文献

第二章O2/CO2炉内喷钙脱硫技术

§2.1 O2/CO2燃烧技术

§2.2在O2/CO2燃烧条件下的喷钙脱硫技术

§2.3本文研究的目的和主要内容

参考文献

第三章CaCO3在CO2气氛中的煅烧特性研究

§3.1 CaCO3煅烧反应的化学热力学分析

§3.2 CaCO3煅烧反应的化学动力学模型研究

§3.2.1实验装置及实验方法

§3.2.2实验结果及数据处理

§3.2.3 CaCO3分解反应的机理探讨

§3.3 CaCO3在不同气氛下分解过程中颗粒孔隙特性研究

§3.3.1实验装置及方法

§3.3.2实验结果及分析

§3.4本章小结

参考文献

第四章CaCO3在O2/CO2气氛中的脱硫特性研究

§4.1直接硫化反应的热力学研究

§4.2普通硫盐化反应的热力学研究

§4.3直接硫化反应和普通脱硫反应的反应机理比较

§4.4含CO2的气氛中的喷钙脱硫实验研究

§4.4.1实验装置及方法

§4.4.2实验结果及分析

§4.5本章小结

参考文献

第五章固硫剂喷嘴的设计、试验及数值模拟

§5.1喷嘴自由射流理论基础

§5.1.1喷嘴自由射流的特点

§5.1.2圆管自由射流的半经验理论

§5.1.3出口湍流度对自由射流的影响

§5.1.4出口速度场对自由射流的影响

§5.2喷嘴设计及试验

§5.2.1不同的喷嘴形状及尺寸参数

§5.2.2试验及测量方法

§5.3试验结果及分析

§5.3.1圆形喷管的出口流场

§5.3.2扁嘴型喷管的出口流场

§5.3.3双目型喷管的出口流场

§5.3.4加扩口型喷管的出口流场

§5.3.5扁嘴加导流叶片型喷管的出口流场

§5.3.6不同形状喷管的特性比较

§5.4湍流射流数值计算基础

§5.4.1基本方程组

§5.4.2湍流模型

§5.4.3本文采用的模型、计算方法及边界条件

§5.4.4计算结果及分析

§5.5本章小结

参考文献

第六章总结和展望

§6.1全文总结

§6.2展望

致谢