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《重庆大学》 2015年
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燃煤电厂烟气脱硫吸收塔内过程优化及脱硫废水的零排放处理

邓佳佳  
【摘要】:我国的大气污染属典型的煤烟型污染,以粉尘和酸雨危害最大,而酸雨问题实质就是SO2污染问题。石灰石/石膏湿法脱硫(WFGD)喷淋塔为燃煤电厂尾气脱硫提供了解决办法,但目前脱硫塔内三维SO2吸收反应模型学术界还没有形成统一的认识。另外,近几年来,公众对包括雾霾等引起的对可吸入颗粒物污染的关注,随着WFGD的大规模应用,使得对脱硫塔内高湿环境中可吸入颗粒物的迁移特性以及WFGD系统的脱硫废水处理零排放的研究越来越引起关注。对以上问题的研究具有很重要的学术和现实的工程意义。本文在提出浆液滴SO2吸收修正模型的基础上,采用数值模拟的方法研究了喷淋塔内的流场结构及脱硫过程。同时还考虑水蒸气对可吸入颗粒物的影响,研究了脱硫塔内高湿环境中的可吸入颗粒物的迁移特性。在首次对脱硫废水烟道零排放处理进行了系统的可行性研究的基础上,设计开发了相应系统并进行了现场试验。本文得到的主要研究成果如下:1)以石灰石/石膏湿法脱硫塔为对象,在分析浆液滴吸收SO2的机理的基础上,提出了浆液滴SO2吸收修正模型,将其与Euler-Lagrange多相流模型结合建立了脱硫塔内两相流动及传热传质模型,利用软件的用户接口,自编程序定义了浆液滴表面发生的SO2吸收反应,模拟结果与文献吻合很好。利用以上模型,首次系统研究了脱硫吸收塔主要技术参数对脱硫效率及流场分布的影响机理,得到了主要技术参数对脱硫效率及流场的影响,拟合得到了不同液气比下的脱硫效率计算关系式。并根据该计算关系式,对高脱硫率脱硫系统的裕度的微观机理进行了研究,为脱硫系统裕度设计提供了理论依据与方法。2)基于Euler-Lagrange多相流模型,首次提出了可吸入颗粒物过饱和水蒸气中的蒸汽凝结长大模型,编制了CFD程序的相应接口程序,建立了脱硫塔内高湿环境中可吸入颗粒物演化及迁移模型,并得到了不同液气比条件下脱硫塔内的蒸汽凝结对可吸入颗粒物演化及迁移特性的影响关系,研究表明脱硫塔的液气比越高,其可吸入颗粒物的脱除效率越高。3)基于Euler-Lagrange多相流模型与液滴蒸发模型,对废水处理系统的气粒两相流动进行模拟,根据模拟结果对该技术进行可行性论证,探讨烟道结构、烟气温度、液滴粒径和喷嘴的安装位置等因素对废水蒸发效果的影响,从而确定利用烟气的余热来处理脱硫废水的合理技术方案。并设计优化了电厂脱硫废水零排放处理系统装置,进行了现场试验研究。通过采集电厂的相关参数,研究该装置对电厂除尘器和脱硫系统的影响,试验结果显示该装置不会对电厂的安全稳定运行造成影响,系统运行能够达到处理脱硫废水的预期目标,实现了利用烟气余热的脱硫废水零排放。4)采用Euler-Euler多相流模型、颗粒群动力学模型及颗粒沉积动力学模型,建立了烟道内水雾环境下的颗粒群行为及演化机理研究模型,模拟烟道内的颗粒群行为及演化过程,以及烟道底部沉积层与颗粒聚并的相互影响。研究发现烟道内的颗粒粒径因为聚并而增加,烟道内的沉积主要以重力沉积为主,随着喷雾量增加,烟道中开始出现灰分沉积现象。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X773

【参考文献】
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