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1、西北大学硕士学位论文喷动床内气固两相流体流动数值模拟姓名：黄明辉申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马晓迅20090601摘要进入2 1 世纪，我国全面建设小康社会，经济保持高速增长，能源需求持续增加，导致我国S 0 2 排放总量居高不下。粉一粒喷动床半干法烟气脱硫是近年来日本研究人员开发的一种新型半干法脱硫技术。除了用光纤探针、示踪离子、高速摄影等实验技术手段去测量喷动床内颗粒流动行为之外，数值模拟也是一种获得喷动床内气固两相流动行为信息的有用手段。本文采用双流体模型对喷动床内气固两相流体流动行为进行了数值模拟研究。模型中运用颗粒动理学理论描述颗粒相应力封闭流体控制方程，使用曳力模型描
2、述气固相间作用，k s 湍流模型模拟多相流中的湍流。喷动床内颗粒在浓相区的体积分数很大，考虑颗粒问的摩擦应力作用。压力速度耦合计算使用相耦合S I M P L E 算法计算。数值模拟结果表明：喷动床内分喷射区、喷泉区、环隙区三个区域；在喷动形成前，床体局部颗粒有腾涌现象；在射流入口处形成一个瓶颈。模拟计算得到的时间平均颗粒速度和浓度等分布与文献上实验数据进行比较，数值模拟结果与实验结果吻合的较好。最小喷动速度和喷泉高度模拟值与文献上实验值基本相同。考察了G i d a s p o w 模型、S y a m l a l 并对这两种脱硫方法的共性和个性进行了比较.说明了喷动床脱硫技术具有流态化性能
3、好、传热传质效率高、脱硫效果好等突出优点,特别适合于 中小型燃煤锅炉烟气脱硫.2.期刊论文 余迎新.张少峰.赵卷.彭培英 喷雾-喷动床半干法烟气脱硫研究 -河北农业大学学报2004,27(4)提出了一种新型的喷雾-喷动床半干法烟气脱硫技术.研究了 Ca/S摩尔比、入口SO2浓度、进气温度、表观气速、静床层高度及喷动粒子直径等对脱 硫率的影响.结果表明:脱硫率随着Ca/S摩尔比、入口SO2浓度、静床层高度的增大而增大;而随进气温度、表观气速、喷动粒子直径的增大而减小.用 Ca(OH)2做脱硫剂,Ca/S大约为1时,脱硫率可达90%以上.此脱硫技术具有流态化性能好,传热传质效率高,脱硫效果好等突出
4、优点,特别适合于中小型燃煤锅 炉烟气脱硫.3.会议论文 吴静.张少峰.关雪涛 喷动床半干法烟气脱硫实验研究 2006在单喷嘴圆柱形喷动床内,研究了脱硫效率的变化规律和影响因素.实验表明:脱硫效率与钙硫比、静床层高度和绝热饱和温差有关.在综合考虑各影 响因素的基础上,得出了单喷嘴圆柱形喷动床脱硫效率的经验关联式.4.学位论文 吴静 喷动床半干法烟气脱硫工艺参数优化及喷动床的放大研究 2005本文对喷动床半干法烟气脱硫工艺参数进行了参数优化，得出主要的参数有钙硫比、绝热饱和温差、静床层高度，其中钙硫比、绝热饱和温差对脱 硫效率有很大的影响；通过正交分析，得出在实验范围内以A2B3C3，即温距为10
5、，钙硫比1.7，静床层高度150mm时，脱硫效率最高为92。根据实验 结果，对数据进行多元线性回归，得出了脱硫效率的回归方程。根据喷动床的放大准则，设计了放大的喷动床为双喷嘴矩形喷动床。研究了放大后的双喷嘴矩形喷动床的流体力学性能，分别讨论了颗粒粒径、静 床层高度、空气性质及表观气速对最小喷动速度、最大喷动压降及喷动高度的影响，结果表明：静床层高度位于矩形床体内时，颗粒粒径与矩形床体的 当量直径之比与最小喷动时的雷诺数的影响较大；静床层高度位于锥形喷动室内时，密度之比对最小喷动时的雷诺数的影响较大；最大喷动压降与颗粒 粒径成反比，与静床层高度和表观气速成正比；喷动高度与表观气速成正比，与颗粒粒
6、径和静床层高度成反比；并且得出了三者的关联式。对矩形喷动 床与柱锥喷动床进行了比较，得出矩形喷动床有较小的最大喷动压降和较大的喷动高度。5.期刊论文 李晓斐.傅大放.马光 半干法烟气脱硫新技术粉末-颗粒喷动床技术 -环境污染治理技术与设备2002,3(6)粉末-颗粒喷动床(powder-particle spouted bed,PPSB)是近几年来由日本研究人员开发的一种新的半干法烟气脱硫技术.本文介绍了PPSB的基本原 理、优点以及在试验条件下所得到的影响因素和适宜的运行方式.PPSB在系统结构、废物处理、操作和费用方面比湿法有所提高,同时又比干法和其他半 干法的去除率和吸收剂的利用率高.此
7、外,对吸收剂研究结果表明,石灰石的脱硫效率虽然不及石灰,但是由于PPSB中吸收剂的停留时间长,气、固、液三相 接触好的特点以及可以对石灰石进行研磨,因此,利用石灰石作吸收剂的PPSB完全可以达到理想的脱硫效率,同时也可以保持较好的经济性.但是,目前还没 有大规模的试验和应用.所以PPSB是一项十分值得进一步开发和应用的烟气脱硫新技术.6.期刊论文 张少峰.赵卷.张占锋.陈襄颐 添加剂对喷雾-喷动床半干法烟气脱硫性能的影响 -化工环保2004,24(4)研究了3种添加剂(NaOH、CaCl2、NaCl)对喷雾-喷动床半干法烟气脱硫性能的影响,并分析了添加剂增进脱硫效果的机理.试验结果表明:3种添
8、加剂都 能显著提高脱硫率,NaOH的效果最佳,CaCl2次之,NaCl较差.7.期刊论文 张少峰.赵卷.张占锋.居荫轩.刘燕.陈襄颐 喷雾-喷动床半干法烟气脱硫实验研究 -环境污染与防治2004,26(4)实验采用Ca(OH)2做脱硫剂,考察了n(Ca):n(S)、入口SO2质量浓度、进气温度、绝热饱和温差、表观气速、静床层高度、喷动粒子直径等对脱硫率的 影响.结果表明,脱硫率随着n(Ca):n(S)、入口SO2质量浓度、静床层高度的增大而增大;随进气温度、绝热饱和温差、表观气速、喷动粒子直径的增大而 减小.当n(a):n(S)1.00,绝热饱和温差为7时,脱硫效率可高达90%以上.此脱硫技术
9、具有流态化性能好,传热传质效率高,脱硫效果好等优点,特别适合 于中小型燃煤锅炉的烟气脱硫.8.学位论文 陈浩 底饲进料循环喷动床烟气脱硫实验研究 2009随着经济的发展，燃煤所造成的SO2污染日益严重，二氧化硫减排是我国“十一五”期间环境污染防治工作的重点之一，因此烟气脱硫行业备受关注 。烟气脱硫干法技术由于其投资少、占地面积小、运行操作方便等特点，在我国烟气脱硫技术的应用中具有重要的优势。为了进一步提高脱硫效率和钙 利用率，东南大学热能研究所首次采用底饲进料技术将一台循环流化床烟气脱硫装置改造为底饲进料循环喷动床（underfeed circulating spouted bed，UCSB）
10、烟气脱硫装置，并对塔内流场和脱硫效果进行实验研究。本文通过数值模拟和冷态实验，研究了底饲进料循环喷动床反应塔内的气相流场分布，并比较不同的操作条件对流场分布的影响。通过研究表明 ：相对于面饲进料，采用底饲进料能够显著改善反应塔内截面上的流场分布；喷动速度和底饲喷射速度是影响塔内流场分布的重要因素，随着喷动速度 的上升，气体速度分布在径向上的对称性提高，采用较高的底饲喷射速度可以明显改善气体速度在径向上的分布状况。底饲循环喷动床烟气脱硫热态实验中研究了Ca/S比、入口SO2浓度、喷水量、底饲喷速等因素对脱硫效率的影响，发现采用底饲进料方式时脱硫效率 明显高于面饲方式；喷水量和CaS比是影响脱硫效
11、率的最显著的因素。随着喷水量和Ca/S比的增加，系统脱硫效率也迅速增加。试验还分析分层喷水对 脱硫效率的影响。采用分层喷水可以明显降低反应塔内的平均反应温度，有利于脱硫反应的进行。该技术具有颗粒分布均匀、循环倍率高、气固混合良好等特点，且操作方便、运行可靠，投资改造费用较低，对我国装机容量小，资金相对短缺的 电力行业循环流化床烟气脱硫装置的设计和改造具有参考价值。9.期刊论文 刘云义.马晓迅.加藤邦夫 石灰石在粉粒喷动床内的半干湿法烟气脱硫 -沈阳化工学院学报2001,15(1)以石灰石为脱硫剂在粉粒喷动床内的半干湿法烟气脱硫是一种新的烟气脱硫过程,本文研究了操作条件对烟气脱硫效率的影响.结果
12、表明,随着Ca/S的 增加、饱和接近度及石灰石粉体直径的减小,烟气脱硫的效率提高.考虑到石灰石较之消石灰作为脱硫剂在价格和来源上的优势及本烟气脱硫过程所取得 的较高效率,以石灰石为脱硫剂在粉粒喷动床内的半干湿法烟气脱硫是一种可供选择的烟气脱硫过程.10.期刊论文 马晓迅.曹彬.中里勉.加藤邦夫.贺永德.MA Xiao-xun.CAO Bin.Tsutomu Nakazato.Kunio Kato.HEYong-de 粉-粒喷动床的基础与应用 -应用化工2006,35(z1)开发的粉-粒喷动床是一种新型喷动床.介绍了粉-粒喷动床的特性以及在多种单元操作和化学反应过程中的应用,如,干燥、细粉制备、燃煤烟气脱硫和同时脱除工业/城市垃圾燃烧发电废气中的二氧化硫和氯化氢气体等.本文链接：http:/ 授权使用：浙江大学(wfzjdx)，授权号：9e8e1af3-6eb2-48c9-b68a-9df3009af918 下载时间：2010年9月16日
