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垃圾焚烧发电中半干法尾气净化塔结构与流场研究

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1 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 SO2控制技术概述

1.3 常见烟气脱硫技术简介

1.4 国内外半干法烟气脱硫工艺的研究和应用

1.5 本文主要研究内容

2 数值模拟的理论基础

2.1 流体运动基本方程

2.2 湍流方程模型简介与比较

2.3 多相流模型简介

2.4 DPM模型简介

2.5 本章小结

3 数值模拟步骤

3.1 建模及网格划分工具-Gambit

3.2 数值计算求解器-Fluent

3.3 求解器选取

3.4 边界条件设置

3.5 控制方程离散化

3.6 压力与速度耦合方法

3.7 计算收敛判断

3.8 DPM模型计算步骤

3.9 本章小结

4 尾气净化塔结构优化与仿真模拟

4.1 模型建立

4.2 净化塔结构与流场的计算结果分析

4.3本章小结

5 优化后模型的仿真模拟

5.1 简化假设

5.2 物理问题描述

5.3 优化后的净化塔流场的计算结果分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 本文结论

6.3 展望

6.4 本章小结

致谢

参考文献

附 录

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摘要

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,以及城镇人口的迅速增加,工业和生活垃圾大量产生,环境污染日益严重。统计资料表明,我国城市人均年产垃圾400kg,全国主要城市年产生活垃圾1.5×108t,城市生活垃圾储存量已达6.0×109t,侵占土地面积5×108m2,并且以年增长率8%~10%的速度增长。泛滥成灾的垃圾,迫使人们采取积极措施,科学合理地加以处理和利用,使之减量化,资源化,无害化。实验证明,焚烧垃圾可以使垃圾的容量减少90%,质量减轻75%,而且不会形成二次污染,每3~4t垃圾相当于1t煤,是一种可以利用的资源。因此,垃圾发电是使垃圾减量化,资源化,无害化的有效方法。就重庆主城区而言,日产垃圾3000t,如果采用填埋的方式,不仅污染环境,而且造成了土地资源的浪费。
  重庆某垃圾发电厂,每天能处理垃圾1500t,利用这些垃圾每天可发电35万度左右。城市生活垃圾焚烧烟气中含有多种有害物质,如果不对其进行净化直接排放将会给环境带来严重的二次污染。废气中的有害物质 SO2尤为重要,本文的研究重点就是如何有效的脱除SO2。在比较干法、湿法、半干法烟气净化技术的基础上,选用投资较小、能耗小、净化效率较高、净化产物为干态的半干法进行尾部烟气净化研究。本文按照欧标规定,脱硫率要大于98%。
  本文建立了3个干燥塔模型,并利用FLUENT软件分别在各个烟气净化装置喷雾干燥塔内,对反应,喷雾,速度矢量场以及气体迹线进行了研究。研究证明:模型1和模型2都有不尽人意的地方。而这两种模型也是目前很多尾气净化场所用的主要结构。基于模型1,2,对其进行优化改进。本文通过3个模型均在进气速度为1m/s条件下时,尾气在塔内的停留时间进行了量化比较,结果表明,优化后的模型在各项数据中都能更好的达到净化目的和要求。针对优化后的模型,本文对尾气中考虑 CO2和不考虑 CO2两种情况下,在进气速度为1m/s时,不同的Ca/S比对脱硫率的影响进行了分析。结果表明,在不考虑CO2时,最佳Ca/S比为1.3,而当考虑CO2存在时,最佳Ca/S比为1.6,根据实际情况,显然垃圾焚烧产生的尾气中含有大量CO2,所以不考虑CO2时得到的Ca/S比缺乏参考性。同时本文对考虑 CO2情况下,不同的进气速度和不同的Ca/S比下脱硫率进行了研究。研究表明,在进气速度为0.8m/s下,最佳Ca/S比为1.5;在进气速度为1m/s下,最佳Ca/S比为1.6;在进气速度为1.2m/s下,最佳Ca/S比为1.8。最后本文得到了不同进气速度和Ca(OH)2水溶液的流量的关系图,结果说明,气体的进气速度和Ca(OH)2水溶液的流量是成正比关系的。这些数据直接为企业人员进行实时操作提供了量化依据和数值参考。

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