燃煤锅炉灰水喷雾脱硫特性的数值研究

环境污染己严重制约着国民经济的可持续发展。

燃煤排放的S02是主要大气污染物之一，而冲灰水是燃煤锅炉废水排放的主要来源，利用燃煤锅炉灰水进行烟气脱硫具有以废治废，节约能耗，降低运行成本的特点。

本文主要对烟道内雾化的燃煤锅炉灰水滴脱除烟道气中S02进行数值计算，重点考察了燃煤烟气与雾滴两相流动模型及烟气与雾滴之间的传热传质规律。

首先，探讨烟气与雾滴气液两相流动模型，涉及到烟气连续相和雾滴离散相的两相流动，文中分别以标准κ-ε湍流模型和随机轨道模型作为数值计算模型的依据。

其次，分别对雾化液滴蒸发模型和SO吸收模型进行了分析。

推导了雾化液滴在烟气中蒸发的传质方程及SO在碱性溶液中的化学吸收反应总传质速率方程。

然后，利用标准尼κ-ε湍流模型和随机轨道模型理论，对燃煤锅炉灰水喷雾反应段内的传热传质规律建立了数学模型，采用最新版本的商用Fluent软件进行模拟计算，得到了燃煤灰水的喷雾特性包括雾滴初始粒径、雾滴初始速度和液气比等，对烟道出口平均温度和速度的影响规律以及雾滴的运动轨迹。

基于喷雾反应段雾化液滴和烟气间的传热传质规律的数学模型，推导了雾滴初始粒径、雾滴初始速度、8O入口浓度、入口烟气温度、喷雾反应段长度、液气比、Ca/S摩尔比、等各项参数的控制微分方程，采用变步长四、五阶Runge-Kutta-Felhberg求解。

研究了雾滴初始粒径、雾滴初始速度、SO入口浓度、入口烟气温度、喷雾反应段长度、液气比、燃煤锅炉灰水中Ca/S摩尔比、CaOH颗粒平均粒径dp等参数，对燃煤灰水烟气脱硫效率的影响规律。

研究结果表明：

雾滴初始粒径、SO入口浓度、喷雾反应段长度、液气比、Ca/S摩尔比、CaOH颗粒平均粒径dp是影响SO吸收效率的主要参数。

最后，本文以燃煤灰水喷雾脱硫实验和石灰液喷雾脱硫实验从烟气入口浓度和Ca/S进行实验验证，验证了计算结果的可靠性。

并对燃煤灰水喷雾脱硫特性的技术经济性作了评价。

工程应用实践证明，燃煤灰水喷雾脱硫技术经济有效，尤其适合于中小锅炉和现有旧项目的改造工程。

本文理论与实验应用研究结果，为燃煤锅炉灰水喷雾烟气脱硫技术的工程设计，提供了有参考价值的数据..……