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控制火力发电厂二氧化硫排放污染问题是目前国内外环境保护的重点工作之一。通过分析比较常见的几种半干法烟气脱硫工艺的优缺点,本课题组提出了一种简易紧凑高效的半干法烟气脱硫新技术?多流体碱雾发生器烟气脱硫技术。本文通过试验研究与数值模拟方法对多流体碱雾发生器烟气脱硫内部气液固多相流动、混合与相间相互作用等进行了详细的研究,将为该新型半干法烟气脱硫工艺的优化设计与实际运行提供有力的指导。
首先,利用先进的粒子图像测速仪(PIV)对已建多流体碱雾发生器冷态实验台内部气液固多相流场进行测量。通过对不同工况的实验数据进一步分析处理,得到了受限空间碱雾筒体内喷嘴雾化射流的流动与卷吸特性,发现通入一定量的边壁风和送粉风时,射流卷吸所需的气体可以得到很好的补充,回流区会明显减小。
其次,为了进一步研究多流体碱雾发生器气液固三相流动,找出碱雾发生器内不同粒径液滴和颗粒的流动规律、液滴颗粒场的浓度分布规律,利用已有的烟气脱硫综合数学模型及计算程序对碱雾发生器内多相流动进行了数值模拟,得到了碱雾发生器内气相、液滴和颗粒的多相流场信息。
结果表明,在喷嘴出口2 倍管道直径区域内,由于雾化液滴与固体颗粒存 在较大的速度差,有利于固体颗粒的碰撞增湿;随着伴随流风量地增加,雾化筒体内的回流区会不断减小,直至伴随气流流量与雾化水量之比达到一定数值时回流区基本消失。当加入热烟气时,这种趋势比冷态情况下更为明显。这些结论对于该新型半干法脱硫工艺的设计及在工程上的应用有一定的指导作用。
考虑到碱雾发生器筒体内,携带脱硫剂颗粒的烟气流与Y 型喷嘴雾化射流的相互作用,可归结为同轴气固两相管道流中蒸发喷雾射流流动。本文最后以多流体碱雾发生器内伴随气固两相流动的蒸发喷雾射流为研究对象,推导并建立了一维分析模型,得到了一些初步的计算结果,可为碱雾发生器的优化研究提供一定的参考。