声波团聚脱硫后细颗粒物数值模拟研究

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1、硕士学位论文声波团聚脱硫后细颗粒物数值模拟研究NUMERICALSIMULATIONOFACOUSTICAGGLOMERATIONONFINEPARTICLESFROMWFGD摘要随着我国能源消耗量的逐渐增加，细颗粒物的污染已成为不容忽视的环境问题。燃煤烟气产生的颗粒物是我国空气中细颗粒物的主要来源之一，而传统烟气除尘装置对粒径小于lOpm的细颗粒物脱除效率很低。烟气经过湿法脱硫系统后将形成由脱硫产物包裹的细颗粒物，难以通过传统除尘装置脱除。因此,木文对脱硫后烟气中的细颗粒物在芦波作用卜•的团聚现象进行了数值模拟研

2、究。首先，在已有声波团聚理论模型的基础上，选择了同向团聚机理和流体力学作用两种声波团聚的主要机理作为声团聚室小颗粒团聚的主要团聚机理。同时，为提高模拟结果的准确性，添加布朗团聚核函数。以脱硫后烟气颗粒物的粒径分布为基础，拟合0.2〜10pm范围内细颗粒物的粒径分布作为数值模拟初始条件。对传统分组算法进行了改进，使其可根据细颗粒物质量浓度分布自动调整分组的大小，以提高计算精度。模拟结果显示，提高声波频率对提高颗粒数目减少率的效果不明显，而提高声强级能显著提高颗粒数目减少率，高声强级更适于脱硫后烟气中颗粒物的团聚。综合

3、考虑经济性和颗粒质量浓度分布，频率为1500Hz,声强级为160dB的声波最适于脱硫后烟气中细颗粒物的团聚。其次，选用旋风分离器的结构类型对声团聚室进行了优化，提高颗粒在团聚室小的停留时间，从而提高声波团聚的效率。数值模拟结果显示，进口速度为12m/s时，颗粒物在团聚室中的停留时间大于1.2so在该进口速度下，烟气处理量可达98m3/ho最后，利用CFD软件耦合欧拉多流体模型和颗粒群平衡模型对声团聚室进行了数值模拟研究。主要研究了不同条件下，声团聚室出口颗粒数口浓度减少量的变化规律，并分析了声团聚室产生的压力损失。

4、模拟结果显示，团聚室出口颗粒数口浓度的减少量随声波频率和声强级的增加而增加；综合考虑烟气处理量和团聚效果的要求，实际应用中应根据需要选择合适的烟气流速；声团聚室产生的压力损失较小，因此，声团聚室对尾部烟气系统的影响较小。关键词：声波团聚；脱硫后烟气；分组算法；细颗粒物；数值模拟AbstractAsChina'senergyconsumptioncontinueincreasing,pollutionproblemrisedbyfineparticlesisbecomingaseriousenvironmentalp

5、roblem.ParticlesfromfluegasmakeanimportantcontributiontofineparticlepollutioninChina.Itisdifficulttoremoveparticleswithdiameterlessthan10(imeffectivelybyconventionaldustremove匚Fineparticlesenwrappedwithdesulfurizationreactionproductswillbeformedafterthewetflue

6、gasdesulfurization(WFGD).NumericalsimulationofcoagulationfineparticlesfromtheWFGDinacousticfieldhasbeenstudiedinthisthesis・Firstly,orthokincticcoagulationkernelandhydrodynamiccoagulationkernelarechosenascoagulationkernelbasedontheexistingacousticagglomerationm

7、odelinthisstudy.Browniancoagulationkernelhasalsobeenconsideredsimultaneouslyforaccuracyofthecomputation.Theinitialparticlesizedistributionofthenumericalcomputationisconfirmedbetween0.2and10pm,whichisbasedonexperimentalmeasurementdataoffluegasaftertheWFGD.Secti

8、onalarithmeticisdevelopedtoimprovecomputationprecisiori・Withthedevelopedsectionalarithmetic,groupsizeisconnectedtoparticlemassconcentrationtoadjustgroupmagnitudeautomatically.Thesi