喷雾干燥烟气脱硫技术的数值模拟

在三维坐标系下,采用标准κε双方程模型求解动量、能量及组分方程,结合浆滴脱硫的双膜模型及蒸发模型,以Euler Lagrange方法建立了喷雾干燥烟气脱硫的数值计算模型及程序,在较广的参数变化范围内,模拟结果和Hill和Zank的试验数据符合较好。相对于常用的一维平推流模型,能够方便地跟踪单个浆滴的运动轨迹及脱硫、蒸发经历,直观地显示出整个反应器内的流场及组分的空间分布。图5参14     

烟气急冷塔内流场和温度场以及SO2吸收的CFD模拟

以FLUENT软件为计算工具,采用Euler-Lagrange方法模拟固废焚烧系统烟气急冷塔内气液两相流动过程.气相用标准k-ε湍流模型描述.喷淋浆滴用颗粒轨道模型描述.同时在烟气急冷塔内建立半干法脱硫的数学模型.脱硫反应模型全面考虑了急冷塔内恒速干燥阶段、降速干燥阶段、干燥后阶段,采用双膜理论模型来模拟干燥阶段的脱硫反应过程,采用未反应核心收缩模型采模拟干燥后阶段的脱硫反应过程.模拟结果与实际经验值吻合较好.利用此模型可以对实际工程的相关参教进行优化计算,能够提供一定的指导和参考作用.     

增湿活化脱硫反应器内流动_蒸发与碰撞过程数值计算

介绍了喷水增湿活化脱硫反应器中的气相流动、水滴运动和蒸发、水滴与脱硫剂颗粒碰撞及碰撞后形成的浆滴过程的模型研究方法和数值计算结果,其中,气相湍流模型采用κ-ε双方程模型进行数值模拟,水滴运动和蒸发模型分别采用随机轨道模型和经Ranz—Mashall修正的水滴蒸发模型,水滴与脱硫剂颗粒的碰撞则采用惯性沉聚模型进行。数值计算结果表明,活化反应器内的气相速度场已经进入紊流充分发展区,喷入反应器的雾化水滴及形成的浆滴在不长的一段距离内即蒸发完全,脱硫剂捕集主要发生在雾化水滴喷入位置后的一段距离内,此后捕集效率迅速降低。     

垃圾焚烧旋转喷雾干燥净化模型研究

以垃圾焚烧厂脱酸塔为模拟对象,建立了脱酸塔气固液之间的传质模型及化学反应模型,对旋转产生的喷雾建立了浆滴模型以分析其蒸发和传质过程,通过对已有实验模型与脱酸塔实际运行结果进行对比,验证了所建化学反应模型和浆滴模型的准确性,模拟了某垃圾焚烧厂脱酸塔的内流特征,得到其压力、温度、速度和酸性气体质量分数等参数的分布及脱除率。结果表明:脱酸塔中轴线上部是脱酸反应主要发生部位;由于烟气回流区的作用,部分没有蒸发完全的浆滴被吹向脱酸塔壁面,容易造成脱酸塔壁面的结渣和腐蚀,导致脱酸塔壁面所受的热应力增大,不利于脱酸塔长期稳定运行;浆滴进入脱酸塔5s内完全蒸发。     

循环悬浮式烟气半干法脱硫技术的实验研究

建立了烟气处理量1500Nm^3／h的中试试验台，对循环悬浮式半干法烟气脱硫工艺进行了实验研究。研究了运行参数（包括烟气在吸收塔内的停留时间，Ca／S，绝热饱和温距，浆滴粒径，入口二氧化硫浓度，入口烟温等），脱硫灰再循环等因素对脱硫塔内和整个系统脱硫效率的影响。研究结果表明运行参数中绝热饱和温距、钙硫比以及浆滴粒径的变化对系统脱硫效率的影响明显，循环灰的增加有利于提高脱硫效率。图18表2参9     

循环流化床烟气脱硫效率的研究

基于对气固传质、气固反应模型、浆滴蒸发等理论,从物料循环对热力学参数、传质过程和化学参数的影响几个方面对物料循环的作用过程进行研究。通过对循环流化床烟气脱硫物料循环过程的研究与分析,提出物料循环对脱硫效率的贡献由新鲜吸收剂脱硫效率的提高和循环物料中未完全反应的吸收剂参与脱硫反应产生的脱硫效率两个部分组成,还提出了物料循环对热力学、传质以及化学等参数影响的模拟计算方法。实验验证了方法的可行性与有效性。图3参12     

气力输送状态下利用高活性吸收剂的循环流化床烟气脱硫模型

利用以工业石灰、粉煤灰和添加剂制备的高活性吸收剂在循环流化床上进行了脱硫实验.通过对床内流场和温度场的分析,建立了气力输送状态下循环流化床物理模型.在此基础上,针对床内喷水增湿活化脱硫时吸收剂的三种不同物态：新鲜干燥颗粒、干燥再循环颗粒、含水颗粒,分别建立了与之对应的表面覆盖模型、气固反应模型、浆滴脱硫模型,并总结出气力输送状态下利用高活性吸收剂的循环流化床总脱硫模型.同时通过实验数据对模型进行了校核,校核结果误差在5.5%以内,较以往模型具有更高的精度.图8表1参18     

水合反应器内浆滴脱硫的研究

在烟气增湿脱硫实验台上 ,分别进行了蒸汽水合和喷水水合生石灰的脱硫实验研究。研究了钙硫比Ca/S、饱和温距 (烟气温度与水蒸汽露点的温差 )ΔT 和烟气流速等因素对脱硫效率的影响 ,结果发现浆滴的脱硫效率对水合反应器的整体脱硫效率有着非常重要的作用     

增湿活化脱硫试验研究

在热态脱硫试验台上进行了喷水活化和蒸汽活化脱硫试验,并研究了在不同钙硫比,饱和温距、SO2浓度和烟气速度下的脱硫性能,研究表明,与单纯的吸收剂喷射技术相比,蒸汽增湿活化和喷水增湿活化,都可以提高脱硫效率,但喷水活化效果比蒸汽活化效果好得多,而且脱硫效率随钙硫比增加,饱和温距、SO2浓度及烟气速度的降低而升高;在喷水增湿活脱硫中,脱硫剂浆滴的脱硫作用远远大于脱硫剂吸温脱硫作用。     

新型双循环降膜湿法脱硫方式的试验研究

提出了一种新型横向冲刷式双循环降膜湿法脱硫方式,研究了串联给浆工况主要运行参数对脱硫效率的影响规律.通过串联给浆和并联给浆的对比试验表明:串联给浆方案具有最佳的脱硫性能.试验发现:本脱硫装置能够缓解系统结垢和堵塞,且出口烟气不携带液滴,烟温高于绝热饱和温度,在实际应用中能够省去烟气再热系统和除雾器装置.     

脱硫废水高效气化途径的研究

为实现脱硫废水的高效气化,采用实验与模拟相结合的方法,建立了烟道内离散液滴运动和气液两相传热传质模型,并通过脱硫废水蒸发实验验证了该模型的有效性,最终获得脱硫废水高效气化途径。结果表明:脱硫废水完全气化长度随烟速的增加先减小后增大,即存在最佳烟速可使得液滴完全气化长度最小,通过调节烟速达到最佳值可实现脱硫废水的高效气化;烟温越高最佳烟速越小,喷液量越大最佳烟速越大。在研究的参数范围内,获得最佳烟速分别与烟温和喷液量之间的定量关系式。     

大型燃煤电站锅炉脱硫塔脱硫效率的数值模拟

利用双膜理论建立了脱硫过程的理论模型,以国内某百万千瓦级火电机组烟气脱硫系统的脱硫塔为例进行了数值计算,分析了浆液pH值、入口SO2质量浓度、液气比、锅炉负荷、浆液液滴粒径、喷淋层投运方式及吸收塔塔径等参数对脱硫效率的影响,并与工程实际数据进行了比较.结果表明:数值计算结果与生产现场运行数据比较吻合;各喷淋层的脱硫能力不一样,第3喷淋层的脱硫能力最强,第2喷淋层和第1喷淋层的脱硫能力次之;脱硫效率随浆液pH值和液气比的增大而提高,随入口SO2质量浓度、锅炉负荷和浆液液滴粒径的增加而逐渐降低.     

液柱冲击塔雾化特性的试验研究

液柱冲击塔内液柱雾化效果直接影响系统的脱硫效率,其中的影响因素主要有挡板类型、液体进口流量、气体流速以及喷嘴与挡板的间距。在一小型液柱冲击塔模拟试验台上,利用粒子图像测速技术（PiV）,测量模拟试验塔内液柱雾化形成的气-液两相流场。试验结果表明,上述结构因素和操作参数对雾化流场内液滴的尺寸及其运动速率有显著影响,并且发现流场中的液滴粒径符合Rosin-Rammler分布规律。     

水煤浆与煤粉燃烧脱硫比较

以煤代油是能源工业的发展方向。作为新型代油燃料,水煤浆有广阔的应用前景。从硫析出特点、脱硫影响因素（温度、Ｃａ／Ｓ比）以及烟尘排放等方面,研究了水煤浆燃烧脱硫与煤粉燃烧脱硫的异同。试验结果表明水煤浆燃烧脱硫优于煤粉,是值得推广的脱硫技术。     

Mechanism of gas absorption enhancement in a slurry droplet containing reactive, sparingly soluble microparticles

The absorption of a gaseous species by a slurry droplet containing reactive and sparingly soluble microparticles is numerically simulated. The problem studied is relevant to spray flue gas desulfurization systems and the objective of this study was to elucidate the effect of the reactive solid particles on the parameters that determine the mass transfer processes. Spherical droplets with internal circulation similar to Hill’s vortex flow were considered. Quasi-steady conservation equations representing the absorbed and dissolved reactant species and equations representing the dissolution of particles were numerically solved using the droplet internal circulation streamline as a coordinate. Second-order and instantaneous chemical reactions were both addressed. The results show that the reactant microparticles enhance the absorption rate by increasing the gradient of the absorbed species beneath the droplet surface. The relative effect of solid particles depends strongly on the droplet internal circulation and diminishes as stronger recirculation occurs.     

Experimental study on desulfurization efficiency and gas–liquid mass transfer in a new liquid-screen desulfurization system

This paper presents a new liquid-screen gas–liquid two-phase flow pattern with discarded carbide slag as the liquid sorbent of sulfur dioxide (SO₂) in a wet flue gas desulfurization (WFGD) system. On the basis of experimental data, the correlations of the desulfurization efficiency with flue gas flow rate, slurry flow rate, pH value of slurry and liquid–gas ratio were investigated. A non-dimensional empirical model was developed which correlates the mass transfer coefficient with the liquid Reynolds number, gas Reynolds number and liquid–gas ratio (L/G) based on the available experimental data. The kinetic reaction between the SO₂ and the carbide slag depends on the pressure distribution in this desulfurizing tower, gas liquid flow field, flue gas component, pH value of slurry and liquid–gas ratio mainly. The transient gas–liquid mass transfer involving with chemical reaction was quantified by measuring the inlet and outlet SO₂ concentrations of flue gas as well as the characteristics of the liquid-screen two-phase flow. The mass transfer model provides a necessary quantitative understanding of the hydration kinetics of sulfur dioxide in the liquid-screen flue gas desulfurization system using discarded carbide slag which is essential for the practical application.     

A droplet size dependent multiphase mixture model for two phase flow in PEMFCs

A droplet size dependent multiphase mixture model is developed in this paper, and the droplet size in the gas channel can be considered as a parameter in this multiphase mixture model, which includes the effect of gas diffusion layer (GDL) properties and the gas drag function and cannot be considered in the commonly used multiphase mixture model in the references. The three-dimensional two phase and non-isothermal simulation of the PEMFCs with a straight flow field is performed. The effect of droplet size on the liquid remove, the effect of liquid water on the heat transfer and the effect of gas flow pattern on the heat and mass transfer are mainly investigated. The simulation results show that the large droplet is hard to be dragged by the gas, so it produces large water saturation. The results of the heat transfer show that the liquid water hinders the heat transfer in the GDL and catalyst layer, so it produces the large relative high temperature area, and there are large temperature difference and water saturation in the PEMFCs operated with coflow pattern compared with counter flow pattern.