脱硫石膏灌芯墙脱水过程的仿真模拟与分析

摘要

本工作利用COMSOL软件自带的多孔介质流模块中的稀物质传递模型以及相关物质传递理论,模拟了多尺寸脱硫(FGD)石膏灌芯墙的物理脱水过程,并结合其脱水试验对仿真模拟结果进行了验证,通过调控模型参数研究了其脱水影响因素以及脱水过程中自由水的空间分布变化。结果表明,仿真模拟与试验所得结果一致性较好,在温度为20℃,55%、75%、82%三种相对湿度环境下,40 mm脱硫石膏的脱水时间分别约为350 h、450 h、500 h,相对湿度越低,脱硫石膏脱水时间越长且影响较大,但对最终质量损失率影响较小,最终质量损失率均为-21%左右;在相对湿度为75%,0℃、10℃、20℃三种温度环境下,40 mm脱硫石膏脱水时间分别约650 h、500 h、450 h,温度的升高会加快脱水速率、缩短脱水时间,但对其最终质量损失率几乎没有影响,始终保持在-21%左右;在温度为20℃、相对湿度为75%的环境下,40 mm、90 mm、140 mm厚度的脱硫石膏在450 h时的质量损失分别约为-21%、-10%、-5%,这说明厚度会明显延长脱硫石膏的脱水时间。脱硫石膏灌芯墙脱水过程以及自由水浓度变化是由外到内的,自由水浓度的变化产生浓度梯度带,浓度梯度带随着时间的推移由外至内移动且宽度逐渐变宽。当脱硫石膏完成脱水时,其内部自由水浓度均处于低水平,为0~0.2×10^(4)mol/m^(3)。