多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟

曲践, 王照国, 武文斐. 多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097
引用本文: 曲践, 王照国, 武文斐. 多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097
QU Jian, WANG Zhaoguo, WU Wenfei. Numerical simulation of sulfation characteristics of porous CaO particles during desulfurization[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097
Citation: QU Jian, WANG Zhaoguo, WU Wenfei. Numerical simulation of sulfation characteristics of porous CaO particles during desulfurization[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097

多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟

  • 基金项目:

    内蒙古自然科学基金资助项目(2017MS(LH)0529)

    内蒙古高校创新团队资助项目(NMGIRT1406)

    绿能企管科研创新基金资助项目

Numerical simulation of sulfation characteristics of porous CaO particles during desulfurization

  • Fund Project:
  • 摘要: 在循环流化床炉内喷钙控制SO2的过程中,新生成的CaSO4会堵塞CaO颗粒的孔隙,导致脱硫效率的降低。通常认为CaSO4堵塞CaO颗粒孔隙有2种形式:其一是CaSO4产物层覆盖在颗粒的外表面造成堵塞孔隙出口;其二是SO2进入孔隙内部生成CaSO4形成均匀堵塞。这种处理方法忽略了孔隙内部的SO2浓度差异,与实际情况相差甚远。针对此问题,建立了离散化的收缩孔隙随机孔模型对CaO颗粒与SO2的反应过程进行数值模拟。模型考虑了生成的CaSO4对有效扩散系数的影响,孔隙内部SO2浓度差异对于CaO颗粒转化速率的影响,以及反应过程中孔隙结构收缩对于颗粒整体转化的影响。通过Fortran自主编程并计算,结果表明模型与实验数据吻合较好。CaO颗粒反应过程中,由于颗粒外部SO2浓度高而率先反应并堵塞颗粒孔隙,导致颗粒内部大量CaO没有参与反应。CaO硫酸盐化的最佳环境温度为800~900 °C,过高和过低都会对其硫酸盐化产生负面影响。颗粒粒径越小,CaO硫酸盐化率越高。
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  • [1] DUAN L, DUAN Y, ZHAO C, et al.NO emission during co-firing coal and biomass in an oxy-fuel circulating fluidized bed combustor[J].Fuel,2015,150:8-13 10.1016/j.fuel.2015.01.110
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-04-22
曲践, 王照国, 武文斐. 多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097
引用本文: 曲践, 王照国, 武文斐. 多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097
QU Jian, WANG Zhaoguo, WU Wenfei. Numerical simulation of sulfation characteristics of porous CaO particles during desulfurization[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097
Citation: QU Jian, WANG Zhaoguo, WU Wenfei. Numerical simulation of sulfation characteristics of porous CaO particles during desulfurization[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1148-1155. doi: 10.12030/j.cjee.201711097

多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟

  • 1. 内蒙古科技大学,内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用国家重点实验室,包头 014010
  • 2. 杭州萧山锦江绿色能源有限公司, 杭州 311200
  • 3. 淄博绿能环保能源有限公司, 淄博 255000
基金项目:

内蒙古自然科学基金资助项目(2017MS(LH)0529)

内蒙古高校创新团队资助项目(NMGIRT1406)

绿能企管科研创新基金资助项目

摘要: 在循环流化床炉内喷钙控制SO2的过程中,新生成的CaSO4会堵塞CaO颗粒的孔隙,导致脱硫效率的降低。通常认为CaSO4堵塞CaO颗粒孔隙有2种形式:其一是CaSO4产物层覆盖在颗粒的外表面造成堵塞孔隙出口;其二是SO2进入孔隙内部生成CaSO4形成均匀堵塞。这种处理方法忽略了孔隙内部的SO2浓度差异,与实际情况相差甚远。针对此问题,建立了离散化的收缩孔隙随机孔模型对CaO颗粒与SO2的反应过程进行数值模拟。模型考虑了生成的CaSO4对有效扩散系数的影响,孔隙内部SO2浓度差异对于CaO颗粒转化速率的影响,以及反应过程中孔隙结构收缩对于颗粒整体转化的影响。通过Fortran自主编程并计算,结果表明模型与实验数据吻合较好。CaO颗粒反应过程中,由于颗粒外部SO2浓度高而率先反应并堵塞颗粒孔隙,导致颗粒内部大量CaO没有参与反应。CaO硫酸盐化的最佳环境温度为800~900 °C,过高和过低都会对其硫酸盐化产生负面影响。颗粒粒径越小,CaO硫酸盐化率越高。

English Abstract

参考文献 (12)

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