粉状活性焦在移动床内的传热特性研究.doc

粉状活性焦在移动床内的传热特性研究随着烟气排放标准的提高,传统的烟气脱硫技术受到吸附剂来源、成本制约和副产物高值化技术瓶颈的影响,很难满足当前的环保要求。粉状活性焦干法烟气脱硫技术在未来的脱硫行业中具有广阔的发展前景。脱硫后的粉状活性焦再生过程多采用高温管壳式移动床设备,活性焦在管内的传热效率将直接影响到SO₂的脱附过程,进而影响粉状活性焦吸附脱硫效率。因此,研究粉状活性焦在移动床内密相流动的传热规律具有重要意义。本文采用实验与理论建模相结合的方法,完成对移动床换热器内颗粒与壁面的整体传热规律的研究。首先,对粉状活性焦移动床的换热过程进行理论研究,探究空气与活性焦颗粒的换热原理。主要对管壁与颗粒侧的传热进行分析,建立管壁至颗粒系统的总换热热阻模型。然后,基于粉状活性焦在移动床内传热特性实验研究的背景与需求,实测获得一步法制备活性焦的基本特性,包括其孔隙结构、颗粒的物理特性及热物理性能;通过实验设计中问题的分析最终确定实验方案,并搭建稳态的粉状活性焦移动床换热测试装置。通过对实验数据的处理与计算,获得移动床换热器的总传热系数、管外换热系数与管内传热系数。重点研究管内传热的影响因素和规律,发现空气进口温度与流速、管内颗粒的移动速度都将增大管内传热系数。由于管内扰动加剧,管段下部的传热系数也会高于上部的管段。此外,通过壳内空气流速对换热效果的定量计算与拟合分析,获得壳内空气与管壁湍流换热的特征关系式。最后,本文采用了Workbench软件模拟理想状况下管内粉焦平推流动的换热规律,用数值模拟方法建立的理想状况与实验结果进行对比分析,探究实际粉焦流动换热过程影响管内传热系数的关键因素,并对实验结果与理想模型计算的偏差原因加以分析,更好地认识和理解管内粉焦流动传热的本征规律,为粉状活性焦移动床换热器的设计提供理论指导。