磁流化床烟气脱硫技术是结合磁场辅助流态化技术和喷雾干燥法烟气脱硫技术开发的一项新型半干法烟气脱硫技术。该技术的核心内容是,将脱硫剂浆液雾化后喷入磁流化床,涂敷在磁性颗粒表面,在外加磁场的影响下,同时发挥脱硫剂和磁性颗粒两方面的脱硫作用,完成S02的脱除。磁性颗粒的应用延长了脱硫剂在反应器内的停留时间,也使磁场的应用有了良好的载体。外加磁场的应用改善了气固接触效率,提高了脱硫剂和SO2的反应几率。因此,磁流化床的应用有利于脱硫反应的进行。本文运用实验研究、理论分析和数值模拟等方法深入分析磁流化床对烟气脱硫过程的强化作用机理,为磁流化床烟气脱硫技术的应用打下基础。　　 本文在自制的磁流化床烟气脱硫实验台上开展了磁流化床气固流动、空床烟气脱硫和磁流化床烟气脱硫三类实验。通过气固流动实验确定了四种粒径铁磁颗粒的流化相图。磁场强度越大,磁稳操作区域越大；颗粒粒径越大,磁稳操作区域越小。空床烟气脱硫实验表明:空床的脱硫效率受钙硫摩尔比、近绝热饱和温度、进口浆滴直径、进口烟气浓度和烟气表观气速等因素的影响。脱硫剂浆滴反应活性低、在反应器内停留时间短导致空床脱硫效率和脱硫剂利用率偏低。采用磁流化床作反应器,脱硫效率显著提高。当Ca/S为1.5、△ta为18℃时,空床脱硫效率为52％,铁磁颗粒为床料的鼓泡床脱硫效率为71％,磁稳床脱硫效率为83％。磁稳床脱硫效率受钙硫比、近绝热饱和温度、床料颗粒种类、床料颗粒粒径以及磁场强度的影响,基本不受进口浆滴直径、进口烟气浓度和烟气表观气速的影响。　　 通过测定脱硫产物的化合物成分、元素成分并进行外加磁场作用下液相铁离子催化氧化吸收S02的实验,分析磁流化床烟气脱硫技术的化学反应机理。研究结果表明:铁磁颗粒的微量溶出物Fe(Ⅲ)对S(Ⅳ)自氧化反应起催化作用。外加磁场能强化Fe(Ⅲ)的催化作用。对比反应前后铁磁颗粒的微观形貌可知,铁磁颗粒对脱硫剂浆滴起黏附和分散作用,导致浆滴在反应器内停留时间延长,比表面积增大。脱硫剂浆滴一边干燥,一边吸收SO2。由于气相传热、传质系数的增加,浆滴的干燥速率很快。浆滴一直处于恒速干燥阶段。浆滴的SO2吸收速率受SO2气相扩散、液相扩散和Ca(OH)2溶解的影响。发生S(Ⅳ)氧化反应后,SO2液相传质速率增加、Ca(OH)2溶解速率增加,导致SO2吸收速率增加。随着磁场强度的增加,SO2吸收速率和干燥速率的比值增加,导致脱硫效率增加。　　 空床烟气脱硫过程中,床体出现烟气和浆滴两相；磁流化床烟气脱硫过程中,床体出现烟气、浆滴和床料三相,因此采用不同的物理模型描述以上两个脱硫过程。对于空床,采用Euler-Lagrange方法模拟气体和浆滴的流动,气相用标准k-ε湍流模型描述,浆滴相用颗粒轨道模型描述。综合考虑浆滴的运动、蒸发和SO2吸收过程,对颗粒轨道模型进行设置,得到最终的脱硫模型。对于磁流化床,首先采用基于颗粒动理学理论的双流体模型模拟床内气体和床料颗粒的流动,然后在已知气固流场的基础上,分析浆滴的比表面积和运动轨迹,耦合浆滴的干燥和脱硫经历,得到整体的磁流化床烟气脱硫模型。在确定浆滴蒸发速率和SO2吸收速率的计算模型时,考虑了铁磁颗粒和磁场对脱硫过程的作用。　　 利用上述模型,对空床和磁流化床烟气脱硫过程分别进行数值模拟。模拟结果与实验结果趋势吻合。对比空床、鼓泡床和磁稳床中的脱硫工况可知:磁稳床中的浆滴停留时间长、有效反应面积大,SO2吸收速率和浆滴干燥速率的比值大,三方面作用导致其获得较高的脱硫效率。