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半干法烟气脱硫压力式雾化喷嘴特性研究

半干法烟气脱硫压力式雾化喷嘴特性研究

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作者：刘洋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

石灰浆液雾化喷嘴是半干法烟气脱硫系统中的关键部件，对烟气脱硫有着重要影响。目前工业中对于半干法脱硫工艺，多采用气动式喷嘴。气动式喷嘴需要配套的压气系统，系统复杂，成本高，经济性差，因此研究适合半干法脱硫工艺的压力式喷... 详细信息

石灰浆液雾化喷嘴是半干法烟气脱硫系统中的关键部件，对烟气脱硫有着重要影响。目前工业中对于半干法脱硫工艺，多采用气动式喷嘴。气动式喷嘴需要配套的压气系统，系统复杂，成本高，经济性差，因此研究适合半干法脱硫工艺的压力式喷嘴意义重大。本文针对内循环两级喷动半干法脱硫工艺，开展旋流式压力喷嘴的研究。采用计算流体力学的方法，借助大型计算流体力学分析商业软件FLUENT，模拟计算分析内循环两级喷动半干法脱硫工艺对喷雾特性的要求，设计旋流式压力喷嘴，分析多种影响因素，进而对压力喷嘴的结构进行优化。首先，建立了双膜理论模型，并与欧拉-拉格朗日模型、蒸发模型耦合，通过UDF接口调用开发的C语言程序，对内循环二级喷动脱硫塔内的SO2脱除过程进行模拟计算。模拟结果发现，SO2的脱除效率与石灰浆液的雾化粒径、雾化角的大小有关。石灰浆雾化粒径在75～140μm内时，脱硫效率能达到80%以上。石灰浆雾化角为50°时，脱硫效率最高。其次，根据经验系数法设计了旋流式压力雾化喷嘴，通过对不同结构尺寸下喷嘴的雾化参数的模拟计算，得到了喷嘴结构尺寸与雾化特性之间的关系，其中雾化角随着旋流槽数、旋流室半径、喷口直径、旋流室收缩段角度的增大而增大，随喷口长度的增加而减小，雾化粒径随喷口直径的增加而增大。根据喷嘴结构尺寸与雾化特性之间的关系，确定最佳喷嘴结构参数：旋流槽数取6，喷口直径取1mm，喷口长度取2.5mm，旋流室半径取5.5mm。最后，使用混合物模型和冲蚀模型对设计的压力喷嘴内流场进行数值模拟，分析了喷嘴内颗粒相的流动特性和壁面磨损特性。压力喷嘴旋流室和喷口处颗粒相浓度较大、速度较高，有利于防止喷嘴堵塞，但易造成喷嘴磨损。通过对所设计的喷嘴结构优化，使压力旋流式雾化喷嘴达到了内循环两级喷动脱硫塔对其雾化特性的要求。

关键词：半干法烟气脱硫旋流式压力喷嘴雾化角雾化粒径计算流体力学

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