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燃煤烟气活性炭法脱硫技术的数值模拟

作　者: 王丹
导　师: 谢安国
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 烟气脱硫活性炭移动床固定床数值模拟
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

活性炭法烟气脱硫技术是一种以吸附为原理的烟气脱硫方法,活性炭具有表面积大、孔结构良好,且吸附能力强、化学稳定性好、力学强度高等优点。活性炭法烟气脱硫技术与传统的湿法烟气脱硫工艺相比,具有工艺简单、脱硫效率高、投资少、易于操作、无二次污染等优点,且回收产物为高品质的硫酸。因此,活性炭法脱硫技术被认为是极具开发前景的烟气脱硫技术,成为各国竞相研究开发的重要技术。到目前为止,在吸附硫回收技术的工业应用中,已经开发了各种吸附设备,以固定床和移动床工业化应用最多。近年来,众多科技工作者对“活性炭法脱硫技术”存在问题的研究主要集中在开发高活性、低成本的优质活性炭;提高活性炭脱硫效率的工艺操作条件;研究活性炭不同的再生方式三方面。本文是在借鉴在前人研究的基础上,以“提高活性炭脱硫效率”为目标,采用两种不同的反应器—固定床和移动床,通过理论分析和数值模拟研究,比较出不同的结构形式和工艺条件对烟气脱硫影响效果的优劣。在模拟中,选用物质输运和有限速率化学反应模型、湍流模型、多孔介质模型及两相流模型中的欧拉模型。模拟时选用粒状活性炭作为烟气脱硫剂,利用计算流体力学（CFD）软件,首先对固定床、移动床内烟气速度场、SO₃浓度场及压力场进行模拟,研究了活性炭颗粒对反应器内烟气流动状况的影响;其次通过改变移动床、固定床的不同工艺条件（烟气空床速度、床层空隙率、入口SO₂浓度、入口烟气温度、颗粒不同粒径等）,分析反应器的操作参数对活性炭法烟气脱硫效果的影响;最后通过改变反应器的结构形式,得出其结构参数对活性炭法烟气脱硫效果的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
符号说明  7-9
目录  9-12
第1章绪论  12-21
  1.1 我国环境污染状况及SO_2危害  12-14
  1.2 国内外烟气脱硫技术的发展与现状  14-18
    1.2.1 湿法  14-15
    1.2.2 半干法  15-16
    1.2.3 干法  16-17
    1.2.4 烟气脱硫技术比较  17-18
  1.3 活性炭法烟气脱硫技术现状  18-20
    1.3.1 活性炭吸附法烟气脱硫简介  18-19
    1.3.2 国外活性炭法烟气脱硫现状  19
    1.3.3 国内活性炭法烟气脱硫现状  19-20
  1.4 本章小结  20-21
第2章活性炭脱硫机理及反应器的应用  21-28
  2.1 活性炭概述  21-22
    2.1.1 活性炭的结构和性质  21
    2.1.2 活性炭的吸附理论  21-22
  2.2 活性炭吸附法的工艺流程  22-24
  2.3 反应器的分类和选择  24
  2.4 吸附法烟气脱硫反应器应用  24-26
    2.4.1 固定床反应器  24-25
    2.4.2 移动床反应器  25-26
    2.4.3 流化床反应器  26
  2.5 本章小结  26-28
第3章反应器中流体特性分析  28-38
  3.1 反应器中流体的流动与传热基础  28-32
    3.1.1 反应器中流体的流动过程  28-30
    3.1.2 通过反应器的传热过程  30-32
  3.2 流体通过固定床多孔层的压力降  32-33
  3.3 容积平均理论  33-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章数值模拟和结果分析  38-52
  4.1 反应器的数值模拟  38-40
    4.1.1 构建几何模型及划分网格  38-39
    4.1.2 边界条件和初始条件的确定  39
    4.1.3 求解器设置  39-40
  4.2 模型应用  40-43
    4.2.1 传热模型  40-41
    4.2.2 物质输运和有限速率化学反应模型  41
    4.2.3 湍流模型  41-42
    4.2.4 多孔介质模型  42-43
    4.2.5 多相流模型  43
  4.3 固定床内流场计算结果及分析  43-46
    4.3.1 固定床内烟气的速度分布  44-45
    4.3.2 固定床内SO_3浓度场分布  45-46
    4.3.3 固定床内烟气压力场分布  46
  4.4 移动床内流场计算及分析  46-51
    4.4.1 移动床内烟气的速度分布  47-48
    4.4.2 移动床内SO_3浓度场分布  48-50
    4.4.3 移动床内颗粒运动速度分布  50-51
  4.5 本章小结  51-52
第5章操作参数、结构参数对烟气脱硫效果的影响  52-68
  5.1 操作参数对烟气脱硫效果的影响  52-64
    5.1.1 空速对脱硫效果的影响  52-54
    5.1.2 反应器空隙率对脱硫效果的影响  54-59
    5.1.3 不同粒径脱硫剂对脱硫效果的影响  59-60
    5.1.4 烟气入口浓度对脱硫效果的影响  60-62
    5.1.5 烟气入口温度对脱硫效果的影响  62-64
  5.2 结构参数对烟气脱硫效果的影响  64-66
    5.2.1 固定床、移动床对烟气脱硫效果影响的比较  64-65
    5.2.2 移动床反应器形式对烟气脱硫效果的影响  65-66
  5.3 本章小结  66-68
第6章结论  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 论文中的不足  69-70
参考文献  70-76
致谢  76

燃煤烟气活性炭法脱硫技术的数值模拟

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