离散相喷出的浆液如何离散变量和连续变量相的气体反应

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宝钢气喷旋冲烧结烟气脱硫技术
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&&请教各DPM达人:想使用面射流源给静止空气中喷射液滴,前面的连续相怎么做?
请教各DPM达人:想使用面射流源给静止空气中喷射液滴,前面的连续相怎么做?
各位xdjm:刚开始接触DPM,想使用面射流源给静止空气中喷洒液滴,但是不知道怎么实现第一步中的稳态连续相计算,请各位路过的高人给予指点!小弟在此顿首谢过了!
非常感谢兄台的及时回复!那是不是只能将气体从射流源面上先喷出,然后再把离散的液滴加进去?如果这样的话,这个喷射的气体入口参数角度该怎么给?
气体不是从速度入口或者压力入口进入的吗?为什么要给角度呢?
离散相要给角度的话,是因为你射流源不同所导致的
兄台,你好!
我还是有些不明白,我的喷雾场里的气体是静止的。您说的连续相先采用气体计算,指的是给喷雾场中的静止空气给一个稳定的速度场么?还是假设一个额外的气流场从喷口喷出,然后把粒子放进这个气流中?抱歉,希望兄台给予指点!再次谢谢,
DPM的连续场就是这么算的啊,我的意思是假设额外的气体场从喷口喷出,把颗粒带入,你颗粒单独貌似不能进入计算域。
所以问题就出来了,这个额外添加的气体场从本应该喷出液滴的喷口喷出,这个气体场的速度和角度该怎么给?
看工况的把。。。
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液柱冲击塔湿法烟气脱硫的试验和理论研究.pdf 131页
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液柱冲击塔湿法烟气脱硫的试验和理论研究
骆仲泱 教授
倪明江 教授
岑可法 院士
学科(专业)
工程热物理
机械与能源工程学院
2005 年 6 月
浙江大学博士学位论文
Experimental and Theoretical Study on
Impinge Stream Scrubber Wet Flue Gas
Desulfurization
Candidate:
Feng Cheng
Supervisor:
Zhongyang Luo
Mingjiang Ni
Academician
College of Mechanical and Energy Engineering
Zhejiang University
Hangzhou, 310027, P.R.China
June ,2005
浙江大学博士学位论文
随着经济和社会的发展,燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。石
灰石-石膏湿法烟气脱硫技术具有工艺成熟、脱硫剂来源广泛、价格低廉、脱硫效率高、副产
品可以回收利用等优点,获得了广泛的应用。但是湿法烟气脱硫系统的投资和运行成本较高。
以提高脱硫效率、降低投资和运行成本为目的,本文提出了液柱冲击塔,对这种湿法脱硫装置
的性能进行了研究。
本文对液柱冲击塔的阻力特性和脱硫特性进行了试验研究和分析。试验研究了喷液量、塔
内风速,结构等因素对阻力特性的影响,以及喷液量、塔内风速、循环水池pH 值、SO2 入口
浓度、烟气入口温度、结构等因素对脱硫效率的影响,还研究了添加剂甲酸、甲酸钠和己二酸
的脱硫添加剂的作用。根据试验研究结果给出了液柱冲击塔的运行工况设计。
液柱冲击塔内,液柱冲击雾化形成的液滴的粒径分布、液滴速度等流场特性对二氧化硫的
吸收有着重要的影响。本文利用 PIV
方法对液柱塔内雾化液滴的粒径分布和运动状态进行了
试验研究,给出了浆液流量、烟气流速、喷嘴与挡板间距、挡板类型等因素对雾化液滴粒径分
布和运动特性的影响。试验研究的结果表明:烟气流速一定时,浆液流量越大,浆液液滴的平
均粒径也越大;浆液流
正在加载中,请稍后...多相流模型和离散相模型的区别
通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流;其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”,气体或液体为另一“相”,由此就有气—液,气—固,液—固等两相流之分。
两相流的研究:对两相流的研究有两种不同的观点:一是把流体作为连续介质,而把颗粒群作为离散体系;而另一是除了把流体作为连续介质外,还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。
引入两种坐标系:即拉格朗日坐标和欧拉坐标,以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian
坐标或物质坐标;以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian
坐标或空间坐标。
1.离散相模型
􀂑 FLUENT在求解连续相的输运方程的同时,在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相;
􀂑
离散相模型解决的问题:煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等;
􀂑
应用范围:FLUENT10-12%(但颗粒质量承载率可以大于10-12%,即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动);;
􀂑 颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑;
􀂑 湍流中颗粒处理的两种模型:Stochastic
Tracking,应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响;Cloud
Tracking,运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道”
提供五种雾化模型:
(1)平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)
(2)压力-旋流雾化(pressure-swirl atomizer)
(3)靶式雾化(flat-fan atomizer)
(4)气体辅助雾化(air-blast/air-assisted atomizer)
(5)气泡雾化(effervescent/flashing atomizer)
用户可以在 Set Injection Properties
面板中选择喷嘴类型及其相应参数下面就介绍各个喷嘴模型:
概述:所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数(例如喷口直径、质量流率)来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。
对于实际的喷嘴模拟来说,无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。但对FLUENT
的非雾化喷射入口来说,液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去(到流场中去)。喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。
随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角(范围),颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。在喷嘴附近,液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀,这样,通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相-液滴之间的耦合作用。
平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)模型
平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。但对于其内部与外部的流动机制却很复杂。液体在喷嘴内部得到加速,然后喷出,形成液滴。这个看似简单的过程实际却及其复杂。平口喷嘴可分为三个不同的工作区:单相区、空穴区、以及回流区。不同工作区的转变是个突然的过程,并且产生截然不同的喷雾状态。喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角。
压力-旋流雾化喷嘴模型
另一种重要的喷嘴类型就是压力-旋流雾化喷嘴。气体透平工业的人把它称作单相喷嘴(simplex atomizer)。这种喷嘴,然后流体通过一个称作旋流片的喷头被加速后,进入中心旋流室。在旋流室内,旋转的液体被挤压到固壁,在流体中心形成空气柱,然后,液体以不稳定的薄膜状态从喷口喷出,破碎成丝状物及液滴。在气体透平、燃油炉、直接喷射点火式汽车内燃机的液体燃料燃烧中,压力-旋流雾化喷嘴使用很广泛。液体从内部流到完全雾化的过程可分为三个步骤:液膜形成、液膜破碎及雾滴形成。
空气辅助雾化模型:
为了加速液膜的破碎,喷嘴经常会添加上辅助空气。液体通过喷座的作用形成液膜,空气则直接冲击液膜以加速液膜的破碎。这种雾化被称为空气辅助雾化或气泡(air-blast)迸裂雾化(依赖于空气量及其速度)。通过辅助空气的作用,可以得到更小的雾滴。这种提高雾化质量的作用机制并不清楚。一般的看法是,辅助空气加剧了液膜的不稳定性。同时,空气有助于液滴的分散,防止液滴间的碰撞。空气雾化喷嘴同压力-旋流雾化喷嘴一样被广泛应用,尤其是用在要求雾化粒径很小的场合。
中的空气雾化模型由压力-旋流雾化模型所衍生。有个不同点是,在空气辅助雾化模型里,用户需要直接设定液膜厚度。因为空气雾化喷嘴的液膜形成机制很多,所以必须要有此设定。这样,在空气辅助雾化喷嘴模型里就没有压力-旋流雾化模型里所具有的液膜形成方程。
用户还必须设定液膜与空气间的最大速度差。尽管这个量可以计算出来,但设定一个值之后用户就可以不必计算喷嘴的内部流动了。这个特点对大区域(喷嘴相对很小)的流动模拟很方便。
其他方面的设定与压力-雾化喷嘴模型的一样。用户必须设定质量流率和喷射角度。液膜离开喷口之后,它的初始轨道沿着设定的喷射角。如果初始液膜的轨道指向中心线,那么,喷射角度为负值。用户还需要设定喷口处液膜的内外半径。
空气辅助雾化模型不包含内部气体的流动。在 FLUENT
中,用户必须把喷嘴内的空气流动设定为边界条件。空气流动可看作一般的连续相的流动,不需要做特别的处理。
转杯雾化模型(The Flat-Fan Atomizer
转杯雾化喷嘴与压力-旋流雾化喷嘴很类似,只是它形成了液膜层,而不是旋流。液体从宽而薄的喷口出来后形成平面液膜,继而破碎成液滴。一般认为,它的雾化机理与压力-旋流雾化喷嘴类似。一些学者认为转杯雾化喷嘴(由冲击射流雾化而来)的雾化机理与平面液膜的雾化类似。在这种情况下,转杯雾化模型可以应用。
只有在三维的情况下才可以使用这个模型。
气泡雾化模型
气泡雾化喷嘴中,液体中混合了过热液体(相对下游工况)或者类似的介质。当挥发性液体从喷口喷出时,迅速发生相变。相变使流体迅速以很大的分散角破碎成小液滴。此模型也适用于热流体射流。
计算中还必须设定蒸发的气体,此蒸汽是连续相的一部分而不是分散相模型所要处理的。在设定连续相的边界条件时,用户必须在喷口处设定一个连续相的入口边界条件。
若选择气泡雾化模型,还需要设定喷口直径、质量流率、混合量、挥发分物质的饱和温度、
温度分数、射流半角以及分散常数。
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以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。-+;懒惰是很奇怪的东西,它使你以为那是安逸,是休息,;―罗兰;宝钢气喷旋冲烧结烟气脱硫技术;来源:沈晓林;石洪志;刘道清文章发表时间:201;1前言;20世纪初在制定《至2020年钢铁科技发展指南》;2005年11月,宝钢研究院在国内开展了烧结烟气;图1是宝钢气喷旋冲烧结烟气脱硫工艺流程;专门针对烧结生产特点和烧结烟气特性而开发,追求并;在吸收塔前开发设置
-+ 懒惰是很奇怪的东西,它使你以为那是安逸,是休息,是福气;但实际上它所给你的是无聊,是倦怠,是消沉;它剥夺你对前途的希望,割断你和别人之间的友情,使你心胸日渐狭窄,对人生也越来越怀疑。 ―罗兰
宝钢气喷旋冲烧结烟气脱硫技术
来源:沈晓林;石洪志;刘道清
文章发表时间:
20世纪初在制定《至2020年钢铁科技发展指南》时,专家一致指出:“烧结矿物组成的复杂性和生产工艺的差异性,烧结烟气脱硫不能简单套用电厂烟气脱硫技术;国外的烧结脱硫技术造价与运行费用昂贵,不适合中国国情”。由此,烧结烟气脱硫技术被列为《指南》中重要研究课题。宝钢股份有9套大型烧结机,开发一套经济可靠、技术先进的烧结烟气脱硫技术,对于宝钢乃至全国钢铁企业的烧结烟气治理具有重要意义。
2005年11月,宝钢研究院在国内开展了烧结烟气脱硫技术的研究。在充分调研、分析用于烧结的脱硫技术基础上,结合烧结烟气的特性,综合考虑脱硫剂、脱硫产物的应用及企业实际条件,选定以石灰石-石膏法为基础技术路线,展开深入研究和开发。通过系统的工业试验形成了气喷旋冲烧结烟气脱硫成套工艺和装备技术。经公司评审决定对开发的气喷旋冲烧结脱硫成套技术实行产业化,按照统一部署,研究院课题组不仅负责完成了工程技术主导与总成,并开发了一系列的工程化关键技术,保证了工程化的成功。2008年采用宝钢研究院的烧结脱硫成套技术建设的三套大型烧结机全烟气脱硫工程相继投产,均达到了预定的技术经济指标,对宝钢控制污染物排放发挥了重要作用。
2 工艺与核心装备技术特点
图1是宝钢气喷旋冲烧结烟气脱硫工艺流程。
2.1 宝钢气喷旋冲烧结烟气脱硫工艺技术
专门针对烧结生产特点和烧结烟气特性而开发,追求并实现了脱硫剂的价廉易得、以废治废;工艺简捷,系统运行稳定、可靠;污染物去除效率高;符合循环经济要求;投资成本和运行费用的经济性好。
2.2 冷却预处理装置
在吸收塔前开发设置一冷却预处理装置,有效地克服了烟温波动带来的降温难度,保证吸收塔的热安全性,为脱硫反应创造了最佳的反应温度条件;解决了传统工艺GGH易堵、降温效果差等问题;将重金属、碱金属和一部分烟尘除去,防止了吸收塔内的堵塞、结垢,并保证石膏品位;脱除了烧结烟气中的大部分HF、HCl,从而减轻了吸收塔等后续系统的防腐压力。
2.3 气喷旋冲吸收塔
以空气动力学原理将脱硫装置研发设计为气喷旋冲吸收塔。使浆液为连续相,气体从塔体中部进入,经气喷旋冲装置喷出成为高度细分的离散相进入液相。气液两相强烈旋冲、扰动、高效传质,对烟气量和SO2浓度大幅波动的适应能力强;脱硫、除尘效率高;吸收反应一次完成,浆液不需反复循环,能耗低;石膏结晶好,粒径大,有利于资源化利用。
2.4 组合式除雾器
吸收塔上部为空塔结构,通过烟气突然扩张并与开发的外置式除雾器形成组合式除雾器,除雾效率高。
3 工业试验
3.1 试验装置
工业试验装置处理烟气量为9万m3/h,整个系统由SO2吸收系统、浆液制备系统、烟气系统、石膏处理系统、工艺水系统、DCS控制系统等六个分系统组成。烟气引自烧结生产系统,经增压风机升压后,进入冷却器降温、预处理,随后进入气喷旋冲吸收塔完成脱硫除尘过程。从吸收塔出来的净烟气,经除雾后并入原烟气排出管道,混合升温后由烟囱排出。
3.2 脱硫效率主要影响因素试验
通过正交试验,发现影响系统脱硫效率的主要因素有:浆液pH值、入塔烟气温度、气喷管的插入深度、脱硫剂粒度、浆液中吸收剂浓度、吸收塔液位、入口烟气量等。
3.3 烧结烟气脱硫石膏品质分析
通过分析,发现气喷旋冲法烧结脱硫石膏结晶程度高、粒径大、纯度高。与电厂烟气喷淋法脱硫石膏相比,在综合利用上受标准限制小,利用的空间更大。表1将气喷旋冲法烧结脱硫石膏法与喷淋法进行了对比。
气喷旋冲法烧结脱硫石膏与喷淋法电厂脱硫石膏性质对比
―――――――――――――――――――――――――――――
国内设计要求
―――――――――――――――――――――――――――――
自由水含量,%
CaSO4.2H2O含量,%
平均颗粒尺寸
(32μm以上),%
CaSO3.0.5H2O,/%
CaCO3+MgCO3 ,%
―――――――――――――――――――――――――――――
4 工程化应用的关键技术开发
围绕工程化建设主要研发内容与创新成果有:
(1) 试验研究影响脱硫效率的各项因素,找出了确保脱硫系统长期、连续、稳定运行的主要因素和控制要领,制定了大型脱硫工程的联动调试方案、规程,系统启动、各种状态停机等规程及技术要求、标准等。
(2) 通过多种气喷旋冲装置、多种冷却预处理方式试验研究和CFD数值模拟,建立了工艺系统相应的热力学、动力学系列计算模型,优化烧结烟气脱硫的工艺参数及关键设备内部结构配置和最佳设计参数。
(3) 连续试验运行,寻找和发现烧结烟气脱硫过程中可能出现的各种问题,如堵塞、结垢等的规律及解决方案。制定了大工程系统运行控制策略和功能需求、仪表配置等控制方案。
(4) 针对工程放大后塔底浆液扰动的不确定性和液面平稳的技术需求,开展侧进式浆液搅拌及氧化空气分布最佳配置试验。建立相关数值模型,找出各种控制参数规律,研究开发出工程放大浆液扰动和强制氧化的成套技术,制定了不同处理烟气量下的工程配置最佳方案。
(5) 在试验装置的各代表性位置进行了共48种100多个挂片试验,为工程化选材提供了依据,并开发出几种专用防腐胶泥等适合烧结烟气脱硫的新型防腐材料,制定了系统主要环节的工程防腐方案。
(6) 开发了脱硫系统核心装置的制造、加工、安装等系列成套技术,并进行工程指导。
(7) 开展系统运行中可能出现的突发情况下应急处理预案的试验研究,形成了大生产运行中的相关应急预案技术规程。
(8) 开展了烧结脱硫石膏的利用研究,如配入钢渣微粉、矿渣微粉中直接替代水泥等,其利用量和利用效果明显。
(9) 研究分析烧结脱硫废水特性,开发处理、回用技术,提出了不同现场条件下的废水处理利用技术和方案。
5 工程应用
宝钢烧结烟气脱硫技术首批三套工程应用项目情况如下:
5.1 脱硫工程设计性能指标
.与主体设备的同步运行率≥90 %;
.SO2脱除率≥90 %;
.SO2排放浓度≤100 mg/Nm3;
.粉尘排放浓度≤50 mg/Nm3;
.Ca/S 摩尔比≤1.03;
.除雾器出口处烟气携带水滴含量≤75 mg/Nm3;
.石膏品质―石膏(CaSO4.2H2O)含量≥90 %;
.石膏含水率≤10 %;石膏pH值6~8。
5.2 脱硫工程基本情况
三个脱硫工程的基本情况见表2。
三个脱硫工程基本情况
―――――――――――――――――――――――――――――――――
梅钢3号180m2烧结
不锈钢1号224m2烧结
宝钢3号495m2烧结
全烟气脱硫工程
机全烟气脱硫工程
机全烟气脱硫工程
―――――――――――――――――――――――――――――――――
烟气量,Nm3/h
45万~90万
50万~100万
100万~180万
设计烟气量70万
设计烟气量87.5万
设计烟气量130万
烟气中SO2浓度
(平均1800)
(平均500)
(平均400)
烟气基础温度,℃
250目石灰石粉
250目石灰石粉
废弃石灰石泥饼
―――――――――――――――――――――――――――――――――
5.3 工程运行效果
梅钢3号机脱硫工程于日系统满负荷运行后,系统正常、稳定、连续运行已1年8个月。宝钢分公司3号烧结脱硫工程和不锈钢1号烧结脱硫工程也同样稳定运行了一年,各项技术经济指标达到预设目标。系统与主体工程同步运转率95%以上。
5.4 污染物去除效果
系统烟气量、烟气温度、SO2浓度在较大波动下,比较经济的脱硫效率为90%,可在95%以上稳定运行;除尘效率85%以上,SO3、HF、HCl仅占总酸性物的1%以下,脱除效率分别为SO3去除率≥50%、HCl去除率≥80%、HF去除率≥90%。烟囱出口处低温下排出的“白雾”,其冷凝液滴pH值为6.0~6.5。
3~5t/h废水送厂内废水处理系统处理后回用。副产品石膏,CaSO4.2H2O含量大于90%,结晶程度高、杂质含量低、品质优于常规电厂湿法脱硫石膏和天然石膏,可作为建材制品的原料。
5.5 效益分析
(1) 在处理同等烟气量的情况下,宝钢烧结烟气脱硫技术的一次投资和运行费用仅是普通湿法和循环硫化床半干法技术的80%左右。
(2) 梅钢3#烧结烟气脱硫工程成为南京地区和江苏省的环保示范项目,不锈钢和宝钢分公司的脱硫项目投产后,完成了上海市给宝钢下达的SO2 减排任务,为企业的持续发展创造了环境条件。
(3) 根据烧结烟气实际硫含量,三套脱硫设施每年总削减SO2约为1t,仅此一项公司每年减少排污费2000万元左右。少量废水和副产品石膏均能综合利用,是一项节能减排、符合循环经济要求的脱硫工程技术。
(4) 自主开发创新,较好地解决了行业的一项环保技术难题,为企业树立了良好的社会形象。
6 有关思考
(1) 由于烧结矿物组成的复杂性和生产工艺的差异性,烧结烟气脱硫远比电厂烟气脱硫难度大。不能将电厂烟气脱硫技术简单地套用在烧结烟气的处理上。
(2) 烧结烟气脱硫是一项具有明显特征的,比较复杂的化工工艺过程和装备技术,是物理学、化学、物理化学、反应动力学、传热、传质等多种学科理论的综合体,用于烧结烟气脱硫的工艺装备技术,必须与烧结工艺结合起来综合考虑,要有针对性的开发。
(3) 烧结脱硫必须满足和服务于烧结生产,更不能影响烧结生产;烧结脱硫工艺装备技术的大生产应用,系统的稳定、可靠是前提。同时,操作要简单、检修要方便;
(4) 技术经济指标要先进,要符合当前循环经济的要求。要综合考虑脱硫剂的价廉易得、脱硫产物的综合利用、企业实际条件因素、可应用脱硫技术的成熟度、可靠性等因素;
(5) 宝钢烧结烟气脱硫技术针对烧结烟气的复杂特性而专门研发,完全适用于烧结烟气特性。吸收剂价廉易得,副产物便于利用,能高效地去除烧结烟气中污染物,技术经济指标先进,系统运行稳定、可靠,对于钢铁行业大、中型烧结机烟气脱硫有广泛的实用价值。
(沈晓林 石洪志 刘道清)
三亿文库包含各类专业文献、生活休闲娱乐、中学教育、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、91abfdpv宝钢气喷旋冲烧结烟气脱硫技术等内容。 
 二、三号烧结机则采用了具有自主知识产权的宝钢烧 结烟气脱硫技术――气喷旋冲塔湿式石灰石――石膏法, 核心工艺是宝钢股份研究院的 气喷旋冲脱硫技术,并先后于...  ――气喷旋冲(XPB)石灰石/石膏法 气喷旋冲(XPB)石灰石/石膏法烧结烟气脱硫技术由北京中航泰达科技有限公司与上海宝钢联合研发,该 技术被成功运用在宝钢的工程化...  ?1? 烧结烟气脱硫技术现状与应用分析邱正秋(攀钢...宝钢 宝不锈 湘钢 衡管 鄂钢新烧 鄂钢 石横 ...气喷旋冲石膏 XP 气喷旋冲石膏 XP 气喷旋冲石膏...  气喷旋冲石灰石-石膏法烧结烟气脱硫技术由北京中航泰达科技有限公司与 上海宝钢联合研发, 该技术被成功运用在宝钢的工程化项目中,并由北京中航泰 达科技有限公司...  宝钢烧结脱硫概况 2页 免费 国内外烧结烟气脱硫现状... 5页 免费 全国投运钢铁...宝钢集团不锈钢分公司和梅钢公司采用改进的湿法--气喷旋冲石灰石/石膏法等。 ...  烧结机脱硫设计方案 42页 7下载券 GYF-翻译句型 29页 2下载券 宝钢气喷旋冲烧结烟气脱... 4页 免费 专四资料 25页 2下载券 专四重要句型 3页 免费G...  海水烧结烟气脱硫技术基本参数年运行时间 脱硫率 8500...《气喷旋冲撞击法生石灰/石膏烧结烟气脱硫技术》 ...该工艺被一向 对各种技术十分挑剔的宝钢集团所采用...  脱硫基础资料_建筑/土木_工程科技_专业资料。1、日本 对于烧结烟气脱硫技术的...石钢采用干法-密相干塔法,宝钢不锈和梅钢采用改进的湿法-气喷旋冲 石灰石/...

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