【摘 要】
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半干法烟气脱硫技术由于一次性投资少、运行维护简单等优点,越来越受中小企业的青睐,但目前的喷雾干燥烟气脱硫装置要求锅炉排烟温度较高,增加了热量损失,不经济,亟待改进。论文应用CPFD软件Barracuda,通过数值模拟方法,研究喷嘴雾化特性、脱硫塔结构及操作参数对雾滴蒸发干燥规律的影响,以期探索提高脱硫剂干燥效率、降低进口烟气温度的措施,从而提高脱硫装置整体效益。考虑了液滴中溶质浓度对蒸发过程的影响
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半干法烟气脱硫技术由于一次性投资少、运行维护简单等优点,越来越受中小企业的青睐,但目前的喷雾干燥烟气脱硫装置要求锅炉排烟温度较高,增加了热量损失,不经济,亟待改进。论文应用CPFD软件Barracuda,通过数值模拟方法,研究喷嘴雾化特性、脱硫塔结构及操作参数对雾滴蒸发干燥规律的影响,以期探索提高脱硫剂干燥效率、降低进口烟气温度的措施,从而提高脱硫装置整体效益。考虑了液滴中溶质浓度对蒸发过程的影响,编制UDF程序,建立了单液滴蒸发数学模型,与查尔斯沃思单液滴蒸发实验结果对比,表明蒸发模型在不同的空气速度、初始滴径、空气温度、溶液浓度条件下具有较高的精度。基于新的蒸发模型,建立了脱硫塔内喷雾干燥数值模拟方法,得到了塔内组分分布,确定了干燥效率的计算方法。针对工业尺寸脱硫塔,单因素分析表明,随液滴粒径的增大,液滴的干燥效果变差,但液滴的粒径过小时,由于分布均匀性受影响,也不利于干燥过程的进行;随液滴速度的增大,液滴的干燥效果变好,当液滴速度超过55m/s时,速度增加对干燥效果的影响变小;随雾化角的增加,液滴的干燥效果变好,当雾化角为120°时,达到最大值。对液滴直径、液滴速度、雾化角和喷嘴个数四个因素对干燥效率的影响进行了显著性分析,结果发现对干燥效率影响的主次顺序依次为:喷嘴个数＞液滴半径＞液滴速度＞雾化角。在计算范围内,有利于干燥进行的喷嘴参数最佳组合方式为:液滴半径40μm、液滴速度40m/s、雾化角为100°、喷嘴个数为31个喷嘴。在最佳喷嘴参数组合下计算得出,入口烟气温度为438.15K～448.15K干燥效率就满足要求,降低了锅炉排烟温度,提高了锅炉的热效率,降低了脱硫能耗。改变实验用干燥塔结构参数计算表明,干燥塔主体高度、直径、入口气流角度和喷嘴插入深度均影响干燥效率,随着干燥塔主体高度的增加,干燥塔出口处干燥效率先上升后不变,在干燥塔主体高度超过1.4m时,干燥塔出口处的干燥效率便不再增加;随着干燥塔直径的增加,干燥塔内干燥效率逐渐上升;随着气流入口角度的增大,干燥塔内干燥效率逐渐下降;改变喷嘴插入深度,喷嘴出口与气流入口高度接近时有利于干燥过程的进行。论文研究成果为半干法脱硫装置优化设计提供给了参考。
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