建模烟气脱硫喷雾干燥吸收外文翻译.doc

建模烟气脱硫喷雾干燥吸收摘要详细的模型烟气脱硫喷雾干燥的吸收与石灰浆液。该模型相结合稳定状态的一维喷雾干燥塔模型与单压降模型SO2的吸收与瞬时不可逆转反应在一个僵化的雾滴含有均匀分散的罚款石灰颗粒。液滴其次是从雾化直至形成一个连贯的多孔壳周围干燥的液滴。该模型的结果验证了对现有的实验喷雾干法烟气脱硫的结果，显示良好的协议，在轻微至中等Ca/ s的饲料比率。该模型，然后用于研究的相关性不同的抗SO2的吸收和预测的影响，主要经营变量对喷雾干燥脱硫性能。分析变量概况沿喷雾干柱表明， 最初的液滴速度没有影响模型的结果，并初步液滴减速阶段始终占微不足道的二氧化硫捕获。结果进一步表明，该控制的阻力吸收SO2的变化从一个液相1 附近的雾化器，以一气相一在列退出。经营变数，发挥最大的影响，对整体脱硫效率是Ca/ s的摩尔饲料的比例，平均初步雾滴大小和平均石灰颗粒大小。特别是，小心控制的最后两个变量是至关重要的，以取得一个良好的喷雾干燥机的性能。关键词： 喷雾干燥 吸收 脱硫 模型 落下 泥浆1、 简介喷雾干法烟气脱硫（ FGD ）在联与布袋微粒收集代表一个可行的选择，以湿洗涤，在锅炉燃烧轻微至中等高硫煤或燃油 1-4 的优势，喷雾干燥超过其他技术包括：制作一套干废物的副产品并非要求污泥处理设备;没有结垢和腐蚀问题，使利用便宜的材料；规模较小的所需的空间和可能性很容易改造现有植物;没有要求烟气加热炉;灵活性，在运作方面不同锅炉负荷;低能源消耗; 减少了安装和经营成本。与此相反， 喷雾干燥设备难以超过70 脱硫效率1-2钙硫比（正/秒） ， 反对的价值高于90 ，湿洗涤，使这项技术的吸引力时，二氧化硫浓度在烟气是比较低的。在喷雾干法烟气脱硫过程中的热点烟气是接触与罚款喷雾碱性暂停，通常石灰，在一个反应室凡居住液滴时间。在其生命-时间喷射液滴同时蒸发和吸收二氧化硫。吸收二氧化硫的反应，在碱性水溶液相溶解石灰以下的整体反应：如果由此产生的亚硫酸钙沉淀物作为的后果，其低溶解度在水中。喷雾干法烟气脱硫过程中，隐含着复杂的相互作用两相流体动力学，传热传质转让，液相解散，离子反应和降水。大体而言，脱硫效率在一个喷雾干燥是比赛结果之间的SO2的吸收率在泥浆液滴和水分蒸发量由飞沫 5-8 。两个进程都加强了附近的雾化器的地方高转差率的速度，结果在增加集体和热传输速率。较低的传输速率达到进一步就在喷雾干燥的会议厅内，显着降低后沉淀的固体，形成多孔连贯蚬壳（地壳）左右，干燥的液滴。对整个过程可分为三个步骤：第一短期期后，雾化，其中液滴减速直至他们达到其终端速度;第二恒率干燥相，占多数该脱硫，直到固壳开始形成在表面的下降;第三者下降率干燥 第一阶段，直至颗粒干 5,8,9 。干坚实可靠的产品叶片喷雾干燥会议厅举行通常只有少数百分点的免费水分和是分居在下游收集装置，通常一布袋。尽管在相当大的实验活动通过对喷雾干燥烟气脱硫工艺 3,4,8-13 ，数量有限的建模工程，可以发现，在文学。模拟喷雾干燥烟气脱硫工艺是极端重要的现实意义，以了解的影响，不同的操作变量对整体植物的表现，而不昂贵，而且时间长，试验或全部规模试验。 卡尔松和克林斯波尔 9 提出了两个简化模型的不断率干燥阶段下限制案件气相SO2的扩散阻力控制和石灰溶解控制。实验结果被发现的比较好，与两模型的预测，下大过剩的石灰和下短缺的石灰。制定了一个模型，为恒率干燥期的基础上，电影理论使用一种简化的表达，为气体吸收在一泥浆 15 。 7 源自一个全面的模型喷雾干燥法烟气脱硫过程的恒率干燥阶段给予特别关注以详细的微观行为的单液滴。计算过程依赖，然而， 对消费的时间试错迭代在其中在每一步的反应方面的立场，在液滴必须进行检查。希尔和赞克 8 所描述的吸收过程与一个简化的机理模型这是能够处理也下降率干燥期后，固体地壳形成。 该模型，然而，不仅解决了为常数率干燥第一阶段，忽视液相扩散阻力。 模型模拟比较了一大批实验室规模的实验结果显示公平的定性协议。 最近斯卡拉 1 6提交了一份详细的单压降模型为气体吸收之后由一个瞬时不可逆的化学反应为僵化的雾滴含有难溶性罚款反应粒子。该模型考虑到外部和内部传质阻力连同泥浆颗粒解散。在适当的假设，该模型是解决分析给一个简单的且易于处理的表达为瞬时气体吸收率液滴。在本文件中表达而得出来的斯卡拉 1 6是适用于中SO2-石灰水泥浆体系并结合到一个稳定状态一维喷雾干燥塔模型。组合两种模式可以让容易进行的物质平衡，对二氧化硫，沿栏，以便计算脱硫效率的配置文件。那个命运的液滴其次是从雾化，直到形成地壳（即在减速 和恒率干燥相） 。该模型被用来预测的影响，主要经营变量对喷雾干燥脱硫性能。 尤其是以下变量调查：入口气体温度，办法绝热温度，化学计量钙硫摩尔饲料的比例，平均液滴的初始大小和速度，平均暂停氢氧化钙颗粒大小，二氧化硫进口浓度。模型结果进行了分析，在光输出变量概况沿喷雾干柱和整体脱硫性能。比较模型预测与实验数据可在文学已经被用于模型验证。2、模型描述二氧化硫的吸收过程，可作为了一系列的步骤：（1）气相扩散的二氧化硫气体从散装到液滴表面（2）解散的二氧化硫在液滴表面（3）形成亚硫酸和离解离子硫物种下列计划 （4）液相扩散的硫物种对液滴中心（5）平行解散氢氧化钙颗粒（6）液相扩散碱性物种对液滴表面（7）中和反应之间的酸和碱物种在为了简化液相扩散/ 反应过程，这是假定所有的硫物种可以被归类为一个单一的物种与一平均扩散。这个假设的基础上， 观察hso - 3很可能是占主导地位硫物种在液相中 7 。 两相内部流场的喷雾干燥塔是描述与稳定的国家之一，三维模型， 让变量的变化，只有沿轴线方向。 该栏是作为一个常数节胆管开始在提示的雾化器。以下假设是：（1）烟气是在塞流。（2）气体有理想的行为。（3）喷雾干燥塔是绝热。（4）干燥的泥浆液滴可以被形容为干燥的纯水滴 8 。（5）同时扩散的二氧化硫和水汽在气相无显着的影响，对单通量的两个物种， 水分蒸发量和二氧化硫的吸收程序可以由耦合 8 。（6）液滴是球形，刚性和等温 8 。（7）在每一列第液滴是统一的在大小，均匀分散在烟气和做没有碰撞彼此之间的（即有多少的下降并不会改变沿栏） 。（8）热力学平衡举行在液滴表面（亨利定律） 。（9）热反应和解散是小和可忽略（10）双方气态和固态反应有低的溶解度在液态的。势头，传热传质余额（对水蒸汽和二氧化硫）是分开进行对双方液相（飞沫）和气相沿喷雾干燥塔，同时考虑到摩擦，热和群众转移，由对流和蒸发。努塞尔和Sherwood数为液滴运动在烟气已计算方式的相关性由ranz和马歇尔 19 。方程导出为连续相，与欧拉方法和为分散相与拉格朗日方法。与一个合适的改变变数， 使用瞬时液滴的速度， 分散相方程已改为欧拉参考系统。解决上述设置方程描述了稳定状态雾滴大小， 速度和温度分布，烟气速度， 温度和湿度一起该脱硫效率沿栏。 计算完时，关键的固体浓度为地壳的形成，是达成在该液滴。在这种情况下固体颗粒内液滴接触，对方一个连贯壳开始的形式在液滴表面。这个关键固体浓度估计为60 ，体积分数 7,20 。在原则上两个不同的干燥模式可以发生。在第一届的模式，作为液滴的蒸发，悬浮固体往往集中在下拉表面，因为他们无法有效地对液滴中心和最终的结果是一个空心球体。在第二个模式， 悬浮固体有效地走向液滴中心，维持约不断体积分数全国雾滴半径， 人稠，坚实的领域，是最终形成。理论和实验结果表明，在典型喷雾干法烟气脱硫条件，第二模式是相关的 20 。这是证实了电子显微镜（ SEM ）的分析用粒子的横截面， 清楚地表明，形成致密坚实的团聚 5 。作为一个后果，在目前的模型不断固体体积分数全国雾滴半径假定。根据伪平稳假设（假设11 ） ，瞬时吸收二氧化硫率，以一个单一的液滴已表示以下该模型开发的斯卡拉和-a scenzo 1 6 。 这些作者提交了一份详细的单压降模型为气体吸收其次是一个不可逆转的瞬时化学反应在一个僵化的雾滴含有均匀分散和难溶性罚款反应粒子。该模型认为的形成宏观球形反应前线同心，以液滴表面除以雾滴本身一分为二区：一区党内如果没有硫，是当前和1 ，外壳哪里硫物种的浓度下降从平衡值（表面）为零（在反应前） 。作为在外壳溶解区石灰颗粒目前，大约每这些粒子微观的球形反应前建立。 扩散/反应方程求解分析给一个简单的表达为瞬时气体吸收率液滴而不要知道，先验的位置，反应方面。 应用到中SO2 -石灰系统SO2的瞬时比吸收率（每单位面积的界面）一个单一的雾滴（十*一）内容如下：凡达和分贝是液相扩散硫和碱性物种分别页是SO2的部分压力，在气体的体积， H是亨利的常数，第BS是石灰饱和溶解度，该公斤气相传质系数和RD液滴半径。参数的定义为：在均衡器（ 4 ）及（ 5 ） p是固体体积分数和RP石灰颗粒半径。如果条件在情商。 （ 3 ）是满意的，那么，液滴表面浓度的硫物种云为零，反应前线转移到气液界面和吸收率是完全控制的气相阻力。应用此模型的基础上，简化假设石灰颗粒内的液滴不改变的大小，但消耗的数量，因为解散。作为一个后果，粒子数目耗竭，在飞沫以及为固体体积分数增加（由于水分蒸发和产品的降水）随时间已经采取了考虑到在材料的结余。理由为这个假设给出了如下。作为已所显示的斯卡拉和-a scenzo 1 6 ，所有作业条件的现实利益为喷雾干燥法烟气脱硫宏观反应方面的立场非常接近，液滴表面上看，作为固体溶解速率非常快与尊重气体吸收率。典型实验证据支持这一理论结果：扫描电镜/能量色散X射线（能谱分析）分析的截面用尽吸附剂颗粒显示始终大幅核壳行为，其中的核心该粒子是由未石灰和蚬壳由亚硫酸钙 5 。作为一个后果石灰颗粒附近的气液界面的约束要解散更迅速地比别人， 因此，后相对较短的时间内粒子-免费区将建立近液滴表面。关于另一方面，水迅速蒸发，从雾滴， 其表面消退作为液滴在跌幅大小。这个过程中，往往以补偿粒子枯竭这样，在整个液滴生活时间新鲜石灰颗粒，目前附近的液滴表面。3、模型结果第一步是，以验证该模型的结果对实验喷雾干燥法烟气脱硫，提供有关资料文献。随后，该模型已用于预测的影响，主要操作变量对喷雾干燥脱硫性能。 所遵循的程序分析模型结果一直认为，选择一套操作变量作为基地的情况计算，并评估影响对有关的输入变量对过程由不同，他们一个在一段时间。值分配向操作变量为基础的情况和一系列的变化，每个变量据报道，在表1 。3.1模型验证虽然大量的实验数据有据报道，在文学不等，从实验室规模到全面铺开设施，他们大多没有好表征液滴雾化和/或石灰崩解的特点是可用。特别是， 液滴的初始平均粒径和石灰颗粒的意思大小很少来衡量;因为它会显示稍后这两个数量施加相当大的影响模型的结果。实验室规模的实验结果报道山和赞克 8 是唯一发现在文献中的地方表征都上述数量进行;基于这个原因，这一套高级的数据被选为审定本模型。这是很重要的要注意，一旦经营变数是树立榜样并没有可调参数以提高拟合结果的实验数据。 至于实验数据由山和赞克 8 以下变量值是报告的作者并已用于所有的模型计算：初始平均液滴半径R0的= 12.5米;意味着石灰颗粒半径反相= 1.0米，平均进二氧化硫浓度pg = 500 ppm的。最初的液滴速度没有报道的作者，但是，正如会显示后，这个数量已微不足道的影响对模型的结果。图1报告对比实验和模型数据，显示整体硫二氧化硫去除效率（ ）在喷雾干燥塔作为一个函数的钙硫摩尔饲料中的比例（钙/秒） ，为不同的烟气入口温度（天） 和办法，以绝热饱和温度在插座（教师评审制） 。在这个数字，这也是报告参考线相应的完成钙的转换。 可以看出，优秀之间的协议模型和实验结果发现低至中等钙/秒的比率。高化学计量比率，反之，模型SO2的去除效率， 特别是对于低办法绝热饱和温度。这一结果，不过，预期作为在这些条件下的额外吸收SO2 由于下降率干燥阶段（后固体地壳形成的）可以显着 9 。搬迁对统一的雾滴和石灰颗粒大小的假设考虑到实际的粒径分布要进一步加强之间的协议模型和实验数据。3.2模型预测3.2.1变量概况沿栏图2份报告雾滴半径，速度和温度的变化，以及为脱硫效率沿柱轴为基地的情况。首两变量与初始雾滴半径（ R0的d ）和速度（ v0 d ）在分别而轴向坐标已与总柱长（ L ） 。这个数字显然表明，该液滴达到其终端速度和温度非常迅速，并在此期间第一第一阶段双方蒸发和硫的吸收是微不足道的。 这一发现是事实，无论液滴初始大小和速度的范围内进行调查（见表1 ）。两个一般的结论可以得出：第一， 减速相后，雾化始终帐户为微不足道的SO2的捕捉与尊重，以不断干燥阶段;第二，初步雾滴速度已几乎没有影响，对模型的结果。图3份报告的变化沿栏的产品之间的气相传质系数和具体的液滴界面领域（ a ）和该之间的比例，实际吸收SO2流量和最高的理论通量（如吸收率被完全控制的气相阻力）该基地的情况。第一曲线（ kga ）是一个指标对气相阻力的吸收和结果在很大程度上依赖于演变液滴的具体面积：在第一列中的第（相应的到减速阶段）迅速增加因为增加的人数下降百分之单位出货量，而事后一跌幅，因为对减少液滴半径后，蒸发。与此相反传质系数首次录得跌幅：经飞沫减速，然后略增加后，液滴半径减少，但其影响力对产品是克服了变化该液滴表面积。小碰在曲线附近，最高是一个后果改变的迹象，煤气液滴滑移速度只前下降达到其终端速度。第二曲线（十* / kgpg ）是一个指标的相对的重要性，不同的抗SO2的吸收。曲线清楚地表明，根据基本情况条件，只是后雾化液相阻力主要是控制过程;期间不断率干燥阶段，双方的液相和气相阻力有关，而当接近列出口吸收，是完全控制气相阻力（条件，在情商。 （ 3 ）是满意的作为SO2的部分压力和液滴半径减少和固体体积分数增加） 。相对重要性的不同电阻也可以分析手段，液相浓度概况硫和碱性物种在液滴。图4份报告的浓度有关硫物种（ a ）和碱性物种（二）沿该雾滴半径为不同的立场沿柱轴为基地的情况。碱性和硫物种的浓度已分别与石灰饱和溶解度（布）和二氧化硫浓度这将是在平衡与实际气体局部的压力，宝洁（ PG /小时） 。这个数字表明，该反应阵线（如物种的浓度云零）一贯主张非常接近，液滴表面上， 作为固体溶解速率非常快，与尊重气体吸收率。反应前办法液滴表面吸收过程收益最终达到表面附近列退出。有趣的是，值得注意的是，图4浓度分布的硫物种和碱性物种沿液滴半径不同的立场沿喷雾干燥机轴为基地的情况。硫物种集中在表面上是始终远低于1 ，表明即使在第一阶段的过程中气相阻力施加不可忽视的影响力。3.2.2影响操作变量对整体性能影响力有限，对整体脱硫效率被发现为入口气体温度和为进SO2气体的浓度范围内，研究据报道，在图 5该曲线的数字显示， 即整体脱硫效率（ ）略有随气体入口温度，作为一个后果对规模较大的注水量，流速，在反过来又增加液滴界面区。与此相反， 去除效率略有下降，与进气道SO2气体浓度，因为，以保持一个固定的Ca/S比一个更集中的泥浆必须注入的领导，以较短的飞沫生命的时间。图5 还表明，影响的办法绝热饱和温度在栏退出：较大教师评审制对应较低的脱硫效率因为较低的注水流速和较短的飞沫生命的时间。而很明显，较低的办法绝热饱和温度更好的喷雾干燥机的性能，最低经营价值为教师评审制，是由安全方面的考虑：偶然的冷凝水就布袋织物可能导致形成的泥浆和因此，以织物堵塞要加以避免。这将导致在的必要性，价格昂贵的核电厂关闭为布袋再生。变数施加最大的影响整体脱硫效率是钙/秒摩尔饲料的比例，平均初步雾滴大小和平均石灰颗粒大小。6日和7报告整体脱硫效率作为一个功能的影响Ca/ s的摩尔料比为不同的雾滴和粒子大小，分别。在数字参考行相应的完成钙的转换是还报告了。脱硫效率始终增加与CA /秒，由于液相的阻力吸收跌幅;在逃的化学计量比率， 然而，效率的做法，往往是一渐近值，当吸收过程是完全控制气相阻力，在整个液滴的生命时间。减少了液滴的意思大小（图6 ）大大降低了整体脱硫效率作为的后果减少生命的时间在喷雾干燥器;这种影响力，尤其是强