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

1、本課題來源于國家“十五”科技攻關項目：工業(yè)鍋爐高效脫硫技術研究（課題編號：2004BA401A12-5）。
　　本文通過實驗和數(shù)值模擬的手段對循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣固兩相流動的速度及濃度分布特征進行研究。氣固兩相流動速度及濃度的測定采用丹麥丹迪(DANTEC)公司生產(chǎn)的三維粒子動態(tài)分析儀(DualPDA)，數(shù)值模擬以FLUENT商用軟件（6.0版）為計算平臺。
　　首先選取符合實驗要求的玻璃微珠做為示蹤粒子。采用“BBO”方程

2、對不同粒徑玻璃微珠的跟隨性進行計算，得到直徑5μm玻璃微珠，達到氣體速度89％的響應時間是157微秒，與氣體的跟隨性較好，最終確定為實驗的氣相示蹤粒子。
　　搭建了冷態(tài)氣固兩相實驗臺，采用三維粒子動態(tài)分析儀對塔內(nèi)不同標高的8個斷面的560個測點進行了測試，得到了氣固兩相流動的速度及濃度分布規(guī)律。并對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)律等進行了分析。實驗結果表明：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，壁面附近的顆粒速度為負值。在塔體中心顆粒軸向速度呈逐漸下降趨勢，在壁面附近顆粒整體速度為負向，從塔頂向塔底呈逐漸增加的趨勢分布。脫硫塔內(nèi)顆粒軸向速度分布呈現(xiàn)中心向上減速運動，邊壁向下加速運動的趨勢說明脫硫塔內(nèi)形成了穩(wěn)定的環(huán)核流動規(guī)律。塔內(nèi)主體流場顆粒濃度分布均呈邊壁高中心低的趨勢，顆粒濃度高的區(qū)域與壁面回流區(qū)域重合。
　　通過對實驗臺塔體頂部氣固兩相流動的特殊性進行研究，針對塔體頂部出口

4、具有一定氣固分離作用的特點，提出了雨披型導流裝置。該導流裝置將頂部回流顆粒導流入塔體內(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脫硫塔進行了氣固兩相流動的模擬計算，最終確定模擬計算的關鍵參數(shù)：在選用分散湍流模型時，實間步長和彈性恢復系數(shù)的選取是關鍵。通過與實驗數(shù)據(jù)的對比，時間步長取為0.001秒；彈