再礦化工藝中二氧化碳接觸池的CFD模擬及溶解特性研究.pdf

1、本課題主要針對(duì)再礦化工藝中的二氧化碳接觸池優(yōu)化設(shè)計(jì)及二氧化碳溶解特性進(jìn)行研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：(1)通過(guò)CFD軟件對(duì)二氧化碳接觸池進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定出最佳接觸池的構(gòu)造；(2)對(duì)接觸池內(nèi)的流態(tài)進(jìn)行模擬，確定接觸池內(nèi)合理的水力停留時(shí)間范圍和曝氣量范圍；(3)水力停留時(shí)間和曝氣量對(duì)二氧化碳溶解的影響；(4)曝氣方式對(duì)二氧化碳溶解的影響；(5)不同進(jìn)水水質(zhì)對(duì)二氧化碳溶解的影響。 本研究首先通過(guò)CFD軟件對(duì)不同構(gòu)造的接觸池進(jìn)行模擬并對(duì)比

2、，以尋找出最佳構(gòu)造的二氧化碳接觸池。 在確定出接觸池的構(gòu)造后再通過(guò)CFD軟件對(duì)單獨(dú)通水和氣水兩相流時(shí)接觸池內(nèi)的流態(tài)進(jìn)行了模擬。通過(guò)模擬得出：(1)進(jìn)水速度是影響接觸池內(nèi)流態(tài)的主要因素，當(dāng)進(jìn)水速度大于0.55m/s時(shí)，接觸池內(nèi)會(huì)不同程度的產(chǎn)生漩渦和回流區(qū)域，影響接觸池內(nèi)的水力停留時(shí)間，且速度越大所產(chǎn)生的漩渦和回流區(qū)域也越大。當(dāng)進(jìn)水速度小于或等于0.55m/s時(shí)，接觸池內(nèi)的流態(tài)已基本良好，沒(méi)有回流區(qū)域和死水區(qū)的產(chǎn)生。(2)在一定范圍

3、內(nèi)接觸池內(nèi)氣體體積分?jǐn)?shù)與進(jìn)氣速度成正比關(guān)系，進(jìn)氣速度越大，氣體體積分?jǐn)?shù)越大，氣體分布也越均勻。同時(shí)通過(guò)模擬初步確定出接觸池進(jìn)水流量和進(jìn)氣流量?jī)烧叽笾潞侠淼姆秶?接下來(lái)在模擬出的進(jìn)水流量和進(jìn)氣流量的合理范圍內(nèi)對(duì)進(jìn)水流量、二氧化碳曝氣量、曝氣方式、硬度和堿度等因素對(duì)二氧化碳溶解的影響進(jìn)行了研究。 研究發(fā)現(xiàn)曝氣量是影響二氧化碳溶解量的主要因素之一。在一定的范圍內(nèi)二氧化碳的溶解量與曝氣量成線性關(guān)系，曝氣量越大，二氧化碳溶解量也

4、越大。當(dāng)曝氣量增加到一定量后，溶解量已基本趨于穩(wěn)定。 停留時(shí)間也是影響二氧化碳溶解量的主要因素之一。停留時(shí)間越長(zhǎng)，二氧化碳溶解量就越大，但二氧化碳曝氣效率與停留時(shí)間并不是呈線性關(guān)系，這與二氧化碳在水中的溶解度有關(guān)，由于在溫度一定的條件下，二氧化碳在水中溶解度不變，停留時(shí)間達(dá)到一定值后，二氧化碳的溶解量已經(jīng)趨于飽和，之后增加接觸池內(nèi)的停留時(shí)間二氧化碳已不再溶解，因此曝氣效率就會(huì)下降。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示水的硬度并不會(huì)對(duì)二氧化碳的

5、溶解造成影響。 水中[HCO3-]堿度對(duì)二氧化碳的溶解起抑制作用，水中HCO3-含量越大，堿度就越高，二氧化碳的溶解量就會(huì)越小。堿劑的投加和二氧化碳的溶解都會(huì)改變水中的pH值，NaHCOa投加量越大，水中pH值越高，但最大值為7.53；二氧化碳的溶解則會(huì)降低則水中的pH值，溶解量越大，pH值就越低。 CO32-只有在水體pH值較高的條件下才能存在，[CO32-]堿度能與一部分CO2氣體發(fā)生反應(yīng)生成HCO3-離子，從而使接