循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣固兩相流動(dòng)速度及濃度分布規(guī)律研究.pdf

1、本課題來(lái)源于國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目：工業(yè)鍋爐高效脫硫技術(shù)研究（課題編號(hào)：2004BA401A12-5）。
　　本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的手段對(duì)循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣固兩相流動(dòng)的速度及濃度分布特征進(jìn)行研究。氣固兩相流動(dòng)速度及濃度的測(cè)定采用丹麥丹迪(DANTEC)公司生產(chǎn)的三維粒子動(dòng)態(tài)分析儀(DualPDA)，數(shù)值模擬以FLUENT商用軟件（6.0版）為計(jì)算平臺(tái)。
　　首先選取符合實(shí)驗(yàn)要求的玻璃微珠做為示蹤粒子。采用“BBO”方程

2、對(duì)不同粒徑玻璃微珠的跟隨性進(jìn)行計(jì)算，得到直徑5μm玻璃微珠，達(dá)到氣體速度89％的響應(yīng)時(shí)間是157微秒，與氣體的跟隨性較好，最終確定為實(shí)驗(yàn)的氣相示蹤粒子。
　　搭建了冷態(tài)氣固兩相實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用三維粒子動(dòng)態(tài)分析儀對(duì)塔內(nèi)不同標(biāo)高的8個(gè)斷面的560個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)試，得到了氣固兩相流動(dòng)的速度及濃度分布規(guī)律。并對(duì)氣固軸向速度沿徑向分布規(guī)律、顆粒軸向速度沿軸向分布規(guī)律，顆粒濃度沿徑向分布規(guī)律等進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣固兩相軸

3、向速度沿截面分布呈中間高、邊壁低的分布趨勢(shì)，壁面附近的顆粒速度為負(fù)值。在塔體中心顆粒軸向速度呈逐漸下降趨勢(shì)，在壁面附近顆粒整體速度為負(fù)向，從塔頂向塔底呈逐漸增加的趨勢(shì)分布。脫硫塔內(nèi)顆粒軸向速度分布呈現(xiàn)中心向上減速運(yùn)動(dòng)，邊壁向下加速運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)說(shuō)明脫硫塔內(nèi)形成了穩(wěn)定的環(huán)核流動(dòng)規(guī)律。塔內(nèi)主體流場(chǎng)顆粒濃度分布均呈邊壁高中心低的趨勢(shì)，顆粒濃度高的區(qū)域與壁面回流區(qū)域重合。
　　通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)塔體頂部氣固兩相流動(dòng)的特殊性進(jìn)行研究，針對(duì)塔體頂部出口

4、具有一定氣固分離作用的特點(diǎn)，提出了雨披型導(dǎo)流裝置。該導(dǎo)流裝置將頂部回流顆粒導(dǎo)流入塔體內(nèi)部，有效減少了塔頂落入水平出口的顆粒損失，提高了塔內(nèi)顆粒濃度。該裝置在工程實(shí)踐上的優(yōu)化使用將有效提高脫硫劑的利用率，在鈣硫比一定的情況下提高脫硫效率。
　　采用歐拉雙流體模型對(duì)脫硫塔進(jìn)行了氣固兩相流動(dòng)的模擬計(jì)算，最終確定模擬計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)：在選用分散湍流模型時(shí)，實(shí)間步長(zhǎng)和彈性恢復(fù)系數(shù)的選取是關(guān)鍵。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，時(shí)間步長(zhǎng)取為0.001秒；彈