煙氣循環(huán)流化床脫硫數(shù)值模擬進(jìn)展及現(xiàn)狀分析.pdf

《煙氣循環(huán)流化床脫硫數(shù)值模擬進(jìn)展及現(xiàn)狀分析.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第3期(總第166期)煤化工No．3(TotalNo．166)2013年6月CoalChemicalIndus煙氣循環(huán)流化床脫硫數(shù)值模擬進(jìn)展及現(xiàn)狀分析王雪，李雨佳L，朱廷鈺，葉猛，荊鵬飛，劉文(1．中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，北京100190；2．中國(guó)石油大學(xué)(北京)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249)摘要介紹了循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫過(guò)程氣固兩相流動(dòng)和反應(yīng)特征及其數(shù)值模擬方法。對(duì)兩相流常用的離散顆粒模型、雙流體模型的研究進(jìn)展進(jìn)行論述，對(duì)于四步驟的脫硫模型進(jìn)行說(shuō)明，并介紹了耦合流動(dòng)模型與脫硫模型過(guò)程模擬的優(yōu)缺點(diǎn)。提出對(duì)循環(huán)流化床脫硫進(jìn)一步數(shù)值模擬的

2、工作重點(diǎn)應(yīng)集中在顆粒動(dòng)力學(xué)、曳力模型的修正和反應(yīng)過(guò)程細(xì)化模擬方面。關(guān)鍵詞循環(huán)流化床，煙氣脫硫，數(shù)值模擬，兩相流模型，顆粒動(dòng)力學(xué)，曳力模型文章編號(hào)：1005—9598(2013)一03—0013—04中圖分類號(hào)：X701．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A模型只將顆粒看作是離散相，而氣相被視為連續(xù)相，引言對(duì)每個(gè)顆粒與氣體以及顆粒與顆粒間的作用都詳細(xì)考慮。此模型可以跟蹤模擬所有顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，也燃煤鍋爐和工業(yè)爐窯煙氣二氧化硫污染控制主被稱為顆粒軌道模型。這類模型對(duì)顆粒相采用拉格朗流技術(shù)包括石灰石一石膏法、海水脫硫法、氨一硫銨日坐標(biāo)，而對(duì)流體采用歐拉坐標(biāo)。(2)雙流體模型法

3、和循環(huán)流化床半干法等[u。其中，循環(huán)流化床半干(Two—Fluid—Mode1)。此類模型將顆粒相看成是擬流法脫硫技術(shù)具有耗水量少、設(shè)備占地面積小、投資和體，目前在循環(huán)流化床脫硫兩相流動(dòng)模擬研究中應(yīng)用運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。最多，又被稱為連續(xù)介質(zhì)模型。這類模型對(duì)顆粒、流體早在20世紀(jì)8O年代中期，德國(guó)Lurgi公司就開(kāi)皆采用歐拉坐標(biāo)。發(fā)了適用于電站鍋爐的循環(huán)流化床脫硫工藝。但直到21世紀(jì)初，學(xué)者們才開(kāi)始對(duì)循環(huán)流化床脫硫的氣固1氣固兩相流動(dòng)模型研究進(jìn)展流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行模擬研究，至今出現(xiàn)了許多關(guān)于脫硫塔內(nèi)流場(chǎng)分析和脫硫模型的文獻(xiàn)。陳俊等_2采用離散顆粒1．I離散顆

4、粒模型模型對(duì)不同擴(kuò)張段高度和直徑的循環(huán)流化床提升管為了更準(zhǔn)確地描述顆粒間的碰撞過(guò)程，顆粒軌道段進(jìn)行了模擬，計(jì)算獲得了不同粒徑顆粒停留時(shí)間的模型把顆粒看做離散體系，在拉格朗日坐標(biāo)系中，按變化規(guī)律。胡金榜等口通過(guò)單一氣相模型做了一系列照流動(dòng)對(duì)每一個(gè)顆粒的作用力及顆粒間碰撞產(chǎn)生的關(guān)于循環(huán)流化床脫硫人口結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究和模擬。雖作用力列出運(yùn)動(dòng)方程，直接模擬顆粒間的碰撞過(guò)程。然這些模型的形式簡(jiǎn)單，卻開(kāi)始能夠解釋循環(huán)流化床劉向軍等采用離散顆粒模型，將循環(huán)流化床內(nèi)脫硫反應(yīng)器中的一些現(xiàn)象。的生石灰粉和飛灰物料形成的顆粒團(tuán)作為離散項(xiàng)，考目前，有關(guān)循環(huán)流化床的氣固兩相流動(dòng)

5、模擬已有慮了顆粒團(tuán)在床內(nèi)運(yùn)動(dòng)、變形、碰撞、破碎及合并的經(jīng)大量報(bào)道，從模型的尺度及屬性上可分為兩大類：歷，建立了床內(nèi)兩相運(yùn)動(dòng)及脫硫化學(xué)反應(yīng)的模型與算(1)離散顆粒模型(Discrete—Particle-Mode1)。此類法，得到了詳細(xì)合理的計(jì)算結(jié)果。但是其將模型轉(zhuǎn)化收稿日期：2013—01—28基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)項(xiàng)目(201IAA060802，2012AA062501)作者簡(jiǎn)介：王雪(1982一)，女，遼寧大連，助理研究員，博士，2005年本科畢業(yè)于天津大學(xué)化工學(xué)院生物工程專業(yè)，現(xiàn)從事大氣污染控制方面工作，E-mail：xwa

6、ng1982@mai1．ipe．a(chǎn)c．cn。14一煤化工2013年第3期為軸對(duì)稱問(wèn)題，則忽略了人口段和出口段的周向不均Gidaspow的曳力模型在循環(huán)流化床脫硫模擬中勻性。使用較多。李艷平等嘲以雙流體模型為基礎(chǔ)，使用唐強(qiáng)等[s應(yīng)用DPM模型與反應(yīng)模型求解了1臺(tái)Gidaspow曳力模型結(jié)合顆粒動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)下部裝旁通式循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)的動(dòng)量、能量及組分方有文丘里氣體分布器的循環(huán)流化床脫硫反應(yīng)器內(nèi)氣程，模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較好。固兩相流動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬。模型中引入了源項(xiàng)公從氣固流動(dòng)現(xiàn)象上看，離散顆粒模型方案最符合式，以全面描述氣固兩相的相互作用以及

7、固相的出現(xiàn)氣固兩相系統(tǒng)的宏觀結(jié)構(gòu)。模型直接給定單個(gè)顆粒的對(duì)氣相湍流作用的影響，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了比較，模物理特性，便于跟蹤模擬存在蒸發(fā)、團(tuán)聚、破碎等異相擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好，驗(yàn)證了雙流體模型方程反應(yīng)情況顆粒的經(jīng)歷。另外，該模型假設(shè)較少，顆粒方的適用性。程是常微分方程，形式較簡(jiǎn)單。但是，由于顆粒被完全但是，Gidaspow曳力模型未考慮顆粒團(tuán)聚效應(yīng)考慮成離散的體系，顆粒運(yùn)動(dòng)方程數(shù)和顆粒數(shù)目相而形成的聚式流態(tài)化特征，導(dǎo)致模擬時(shí)的氣固相間同，計(jì)算量隨顆粒數(shù)增加而增大，當(dāng)顆粒項(xiàng)的質(zhì)量分曳力值大于實(shí)際流化時(shí)的真實(shí)曳力值，高估了床層數(shù)增大時(shí)，顆粒對(duì)流體的影響也

8、逐漸增大，求解過(guò)程的膨脹特性，使床層壓降增大。因此，基于顆粒團(tuán)聚中容易導(dǎo)致收斂困難，限制了其在循環(huán)流化床脫硫