脫硫塔塔內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析

美國(guó)巴威(B&W)公司較早將CFD技術(shù)引入WFGD的設(shè)計(jì)和改進(jìn)當(dāng)中。奧地利能源與環(huán)境股份公司(AE&E)[0借助CFD技術(shù)解決了德國(guó)Heyden的800MW機(jī)組WFGD系統(tǒng)脫硫效率不達(dá)標(biāo)問(wèn)題。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外的塔內(nèi)流場(chǎng)研究主要集中于以下幾個(gè)方面:
                                                       

1、阻力特性研究脫硫塔內(nèi)的阻力特性是脫硫塔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，而由于噴淋脫硫塔內(nèi)的流場(chǎng)為氣液兩相流動(dòng)，其阻力特性與單相氣相運(yùn)動(dòng)場(chǎng)存在巨大的差異。Dudek利用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFX分析了塔入口段幾何形狀對(duì)塔內(nèi)流場(chǎng)分布影響。對(duì)脫硫噴淋塔的流場(chǎng)和阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，重點(diǎn)研究了不同噴淋層數(shù)和運(yùn)行負(fù)荷時(shí)噴淋塔的阻力特性:系統(tǒng)噴淋塔內(nèi)阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，著重考察了不同塔徑、噴淋層間距和噴淋層數(shù)等設(shè)計(jì)條件及不同負(fù)荷、液氣比等運(yùn)行工況下噴淋塔內(nèi)阻力特性。采用數(shù)值計(jì)算方法考察了不同噴淋層的投運(yùn)方式對(duì)塔內(nèi)流場(chǎng)的影響。因?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)的需求，塔內(nèi)阻力特性模擬研究被廣泛應(yīng)用于設(shè)備選型。
 

2、出入口特性研究白云峰等以某660MW燃煤機(jī)組為例，對(duì)雙入口和單入口吸收塔的煙氣流場(chǎng)分別進(jìn)行數(shù)值模擬。研究表明，雙入口塔入口不易積垢，流場(chǎng)均勻度也好于傳統(tǒng)吸收塔。對(duì)脫硫噴淋塔不同煙氣入口角度下的塔內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了模擬。利用AnsysCFX對(duì)吸收塔空塔氣相動(dòng)力流場(chǎng)進(jìn)行模擬，探討并比較了不司吸收塔出口形式對(duì)其產(chǎn)生的影響，對(duì)比了吸收塔內(nèi)壓力、矢量速度分布情況，可為后續(xù)吸收塔流場(chǎng)模擬及優(yōu)化提供指導(dǎo)。采用Fluent進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，論證吸收塔入口布置方式對(duì)塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)的影響。脫硫塔入口特性直接影響到塔內(nèi)的流場(chǎng)，其模擬結(jié)果被廣泛地應(yīng)用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。
 

3、溫度場(chǎng)特性研究

脫硫塔內(nèi)的溫度對(duì)SO吸收及溶解反應(yīng)有很大的影響,因此對(duì)脫硫塔內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)特性的模擬非常必要。以Fluent軟件計(jì)算了脫硫噴淋塔內(nèi)的三維流場(chǎng)及溫度場(chǎng)。討論了不同機(jī)組容量下各個(gè)入口形式對(duì)噴淋塔內(nèi)流場(chǎng)以及溫度場(chǎng)分布的影響。計(jì)算結(jié)果表明脫硫塔形狀及噴淋層高度對(duì)流場(chǎng)與溫場(chǎng)有很大的影響，實(shí)際行中應(yīng)當(dāng)?shù)臀粐娏芘c高位噴淋相互結(jié)合，從而獲得G好的脫硫效果。以典型的石灰石濕法脫硫噴淋吸收塔作為研究對(duì)象，根據(jù)計(jì)算所得到的速度和溫度場(chǎng)，然后通過(guò)比擬的方法分析了塔內(nèi)的so吸收狀況。分析改進(jìn)型煙氣入口型式對(duì)脫硫塔內(nèi)部的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響，從而獲得塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)均勻，壓力損失無(wú)明顯增加的煙氣入口型式。以一種典型的石灰石/石膏濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對(duì)象，根據(jù)塔內(nèi)工況，運(yùn)用Fluent軟件計(jì)算了脫硫噴淋塔內(nèi)三維流場(chǎng)和溫度場(chǎng)。塔內(nèi)的脫硫化學(xué)反應(yīng)對(duì)溫度場(chǎng)有很大的影響，而以上模擬過(guò)程往往忽略了化學(xué)反應(yīng)對(duì)塔內(nèi)溫度的影響。

 

4、流場(chǎng)特性研究

對(duì)不同負(fù)荷條件下吸收塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)的分布進(jìn)行了模擬研究和分析。對(duì)300MW機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔內(nèi)部進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。對(duì)不同噴淋層組和方式下的塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)進(jìn)行模擬研究。預(yù)測(cè)了噴淋塔無(wú)噴淋和有噴淋2種條件下的氣相湍流流場(chǎng)分布、沿塔高方向不同截面上的氣速分布以及噴淋液滴的軌跡。]針對(duì)典型300MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)噴淋塔采用可視化技術(shù)對(duì)噴淋層間距、噴嘴壓降、噴淋角變化時(shí)噴淋層噴淋效果、傳質(zhì)特性和阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。通過(guò)對(duì)某濕法煙氣脫硫系統(tǒng)噴淋塔的數(shù)值模擬，分析了液體分布環(huán)(LDR)對(duì)塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)的影響。對(duì)塔內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)噴淋對(duì)塔內(nèi)煙氣具有整合作用，可以有效地使氣體分布趨向均勻。對(duì)600MW機(jī)組內(nèi)隔板噴淋塔進(jìn)行數(shù)值模擬。針對(duì)濕法脫硫噴淋塔空塔內(nèi)部的三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。運(yùn)用CFD對(duì)塔內(nèi)的流場(chǎng)和液滴運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了數(shù)值模擬，并根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果對(duì)塔入口結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化。其中模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。因?yàn)椴煌こ添?xiàng)目的需求不同，所以流場(chǎng)模擬被應(yīng)用干解決不同的問(wèn)題。脫硫塔內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)模擬因?yàn)橛?jì)算周期短，往往應(yīng)用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì);但是因?yàn)槟Ｐ偷膯?wèn)題無(wú)法了解塔內(nèi)真實(shí)的脫硫過(guò)程，而單單對(duì)兩相流動(dòng)的研究結(jié)果進(jìn)行分析，限制對(duì)其計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用。