工業(yè)鍋爐小型濕法煙氣脫硫噴淋塔入口傾角優(yōu)化的數(shù)值模擬

本文以300mw機(jī)組噴淋塔為研究對象,利用fluent軟件對塔內(nèi)氣液兩相流場進(jìn)行三維數(shù)值模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)噴淋對塔內(nèi)煙氣具有整合作用,可以有效地使氣體分布趨向均勻;塔內(nèi)靠近塔壁和中間部分噴嘴布置較少,導(dǎo)致氣流逃逸,降低了吸收效率。模擬結(jié)果對噴淋塔的現(xiàn)場運(yùn)行及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。

通過安裝流場優(yōu)化構(gòu)件,對濕法煙氣脫硫噴淋塔內(nèi)的流場進(jìn)行優(yōu)化,并通過試驗(yàn)研究及計(jì)算流體力學(xué)模擬的方法考察流場優(yōu)化構(gòu)件及其幾何結(jié)構(gòu)對塔內(nèi)流場和so2吸收的影響。流場模擬基于reynolds時均navier-stokes方程,標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型和顆粒軌道模型,方程的離散格式選用二階迎風(fēng)差分格式,采用simple算法進(jìn)行壓力-速度耦合。so2吸收的模擬則是根據(jù)雙膜理論編寫用戶自定義程序,作為相間作用的源項(xiàng)加載到fluent軟件中來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果表明,流場優(yōu)化構(gòu)件能夠防止煙氣沿塔壁逃逸,整流氣相流場,強(qiáng)化氣液兩相在吸收區(qū)的混合,有利于so2的吸收。此外,通流截面一定時,塔內(nèi)壓降和脫硫效率隨構(gòu)件與水平面夾角的增大而增大;構(gòu)件與水平面夾角一定時,塔內(nèi)壓降和脫硫效率隨通流截面的增大而減小。

利用fluent軟件包,對300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫(wetfluegasdesulfurization,wfgd)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。結(jié)果表明,300mw機(jī)組wfgd系統(tǒng)噴淋塔內(nèi)阻力在煙氣量125×104m3/h、塔徑13m、4層噴淋、層間距1.7m時約為950pa,與實(shí)際工程測量數(shù)據(jù)較為吻合;塔徑、噴淋層數(shù)量、負(fù)荷和液氣比是影響噴淋塔內(nèi)阻力的重要因素;模擬計(jì)算值可作為噴淋塔設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化的依據(jù)。

1 工業(yè)鍋爐/爐窯濕法煙氣脫硫 工程技術(shù)規(guī)范 （征求意見稿） 編制說明 編制組 2007年11月 2 目錄 1前言....................................................................................................................................................1 2編制本技術(shù)規(guī)范的必要性和可行性................................................................................................1 2.1貫徹和實(shí)施國家環(huán)境保護(hù)政策的需要..............................................

本文闡述了以300mw機(jī)組為例,利用fluent軟件對單入口、雙入口噴淋塔內(nèi)煙氣流程分別進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙入口噴淋塔內(nèi)煙氣流場更加均勻,脫硫效率高,有效降低低溫腐蝕有利于噴淋塔的長期穩(wěn)定運(yùn)行。模擬結(jié)果對噴淋塔的現(xiàn)場運(yùn)行及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。

建立了石灰石/石膏濕法煙氣脫硫噴淋塔實(shí)驗(yàn)臺,實(shí)驗(yàn)研究了重要的操作參數(shù)對噴淋塔脫硫效率的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提高液氣比和漿液ph值、降低煙氣溫度和煙氣速度、降低入口煙氣的so2濃度以及強(qiáng)制氧化均可以提高脫硫效率。將噴淋漿液分成噴淋液滴和塔壁液膜兩種存在形式,并分別建模,噴淋液滴的脫硫過程采用gerbec液滴脫硫模型計(jì)算,將塔壁液膜的流動分為層流和波動層流兩種狀態(tài),發(fā)展出了新的噴淋塔脫硫反應(yīng)模型。模型計(jì)算結(jié)果表明,相對于gerbec液滴模型,本文的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得更好。

采用fluent軟件對1000mw脫硫噴淋塔的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,考察了在120°雙入口煙道形式下,不同入口角度θ對其內(nèi)部速度場、溫度場及壓力場分布的影響。研究發(fā)現(xiàn),入口角度θ為15°時,流場分布較均勻。

分析了現(xiàn)代大型噴淋塔為提高脫硫與除塵效率在設(shè)計(jì)上所作的改進(jìn)及存在的問題。通過一個曾經(jīng)設(shè)計(jì)過的噴淋塔實(shí)例,結(jié)合煙氣和吸收液兩相逆向流動和兩相間的化工傳質(zhì)過程,剖析了噴淋層覆蓋率的實(shí)質(zhì),提出弱效噴淋覆蓋和多重噴淋覆蓋對噴淋塔脫硫和除塵效率的影響,給出噴淋覆蓋率的選擇、噴淋層和噴嘴布置的設(shè)計(jì)方法,對改善煙氣脫硫和除塵效率均有明顯效果。

以300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對象,利用計(jì)算流體力學(xué)通用軟件對其內(nèi)部兩相流場進(jìn)行模擬。氣相湍流由標(biāo)準(zhǔn)k模型描述,噴淋液滴由拉格朗日顆粒軌道模型描述。預(yù)測了無噴淋和有噴淋2種條件下的氣相湍流流場分布、沿塔高方向不同截面上的氣速分布以及噴淋液滴的軌跡。模擬結(jié)果表明,引入噴淋液后,出口截面氣速分布明顯均勻化,其最大值由無噴淋時的12m/s降至6m/s。該最大值出現(xiàn)在靠近塔壁處,是由塔壁附近噴淋密度較低造成的,可通過改進(jìn)周邊噴嘴的布置方式及噴嘴型式進(jìn)行優(yōu)化。

以300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對象,利用計(jì)算流體力學(xué)通用軟件對其內(nèi)部進(jìn)行三維數(shù)值模擬.結(jié)果表明,模擬很好地預(yù)測出so2脫出效果.

以300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對象,利用計(jì)算流體力學(xué)通用軟件對其內(nèi)部進(jìn)行三維數(shù)值模擬。

以fluent軟件為計(jì)算工具,采用euler-lagrange方法模擬噴淋塔內(nèi)部氣液兩相流動.氣相用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型描述,噴淋液滴用顆粒軌道模型描述.綜合考慮顆粒受力分析、顆粒湍流擴(kuò)散以及氣液兩相耦合3方面影響因素對顆粒軌道模型進(jìn)行設(shè)置,從液滴粒徑分布、液滴出口速度、噴淋夾角3個方面對噴嘴射流源進(jìn)行精確定義.模擬結(jié)果表明:噴淋塔內(nèi)軸向氣速分布均勻;中空錐形的噴嘴設(shè)計(jì)使噴淋液形成傘狀雨簾,有效防止煙氣短流;塔內(nèi)液滴濃度分布存在中間高、邊緣低的問題,可通過改進(jìn)噴嘴布置方案加以改進(jìn);顆粒軌道模型能夠較好地預(yù)測噴淋塔內(nèi)兩相流動.

根據(jù)煙氣中二氧化硫的腐蝕特點(diǎn)、吸收劑的廉價性和來源廣泛性,借鑒了脫硫工藝的特性及在國內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用,計(jì)算、設(shè)計(jì)了煙氣噴淋塔,實(shí)現(xiàn)石灰石濕法煙氣脫硫。

以600mw機(jī)組多孔合金托盤噴淋塔為研究對象,利用國際流行的商用cfd(computationalfluiddynamics)軟件fluent及其前處理軟件gambit對煙氣脫硫立式噴淋空塔的流場進(jìn)行二維數(shù)值模擬。計(jì)算中選用模型作為計(jì)算模型,用simple算法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,噴淋塔的煙氣入口角度以及多孔合金托盤的安裝高度對塔內(nèi)流場分布有一定的影響,安裝托盤后氣速明顯均勻化,斜切式煙氣進(jìn)口流場分布較直進(jìn)式均勻,還獲得了合適的托盤安裝高度。

基于計(jì)算流體力學(xué)(cfd)技術(shù),采用fluent軟件平臺,針對典型300mw機(jī)組脫硫系統(tǒng)噴淋塔采用可視化技術(shù)對噴淋層間距、噴嘴壓降、噴淋角變化時噴淋層噴淋效果、傳質(zhì)特性和阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明噴淋層間距、噴嘴壓降與噴淋角度變化對覆蓋效果影響很小,噴淋層間距、噴嘴壓降和噴淋角增大均能增強(qiáng)氣液傳質(zhì),同時噴淋層阻力也隨之增大。提出典型300mw機(jī)組wfgd漿液噴淋系統(tǒng)噴嘴選擇與布置的推薦值。

提出一個噴淋塔設(shè)計(jì)參數(shù)———平均容積吸收率,其可作為噴淋塔本體設(shè)計(jì)的控制指標(biāo),并據(jù)以確定塔的吸收區(qū)高度。運(yùn)行和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明,一般噴淋塔的容積吸收率為(5.5～6.5)kg/(m3·h)。文中還討論了容積吸收率、so2吸收量、吸收區(qū)高度等之間的關(guān)系。

噴淋塔是濕法煙氣脫硫工藝中應(yīng)用最廣泛的塔型,霧化系統(tǒng)是噴淋塔的關(guān)鍵技術(shù),影響脫硫傳質(zhì)過程。為了較為全面地研究噴淋塔霧化性能,建立了試驗(yàn)臺,以壓力作為間接指標(biāo),采用濕法脫硫中常用的旋流噴嘴和螺旋噴嘴,對單層/雙層旋流噴嘴布置、單層/雙層螺旋噴嘴布置、旋流噴嘴和螺旋噴嘴組合布置的噴淋塔霧化性能進(jìn)行了比較。試驗(yàn)表明,霧化系統(tǒng)對塔內(nèi)氣流分布的作用不甚明顯,相比之下,上旋流下螺旋的組合布置方式既可滿足工藝氣液比的要求,斷面上霧化粒徑分布的均勻性及霧滴在噴淋段分散的均勻性又較好,可作為塔內(nèi)霧化系統(tǒng)優(yōu)選布置方式。

對大型脫硫塔進(jìn)行合理的?；秃喕?采用國際流行的商用cfd(computationalfluiddynamics)軟件fluent對濕法脫硫立式噴淋塔空塔進(jìn)行了二維數(shù)值模擬。在計(jì)算中選取k-ε模型作為計(jì)算模型,用simple算法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,空塔流場氣流速度分布不均。

提出在煙氣脫硫噴淋塔煙氣進(jìn)口設(shè)置導(dǎo)流板或采用切向進(jìn)口,使煙氣在塔內(nèi)螺旋流動,以延長停留時間,加強(qiáng)氣液湍動接觸,并可改善系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)適應(yīng)能力。對不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)的塔內(nèi)流速分布、壓力損失進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得出了旋流強(qiáng)度、壓力損失等隨導(dǎo)流板角度的變化關(guān)系,并將旋流情況與常規(guī)的直流進(jìn)行了比較。

工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù) 規(guī)范 為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國大氣污染防治 法》，執(zhí)行國家《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo) 準(zhǔn)》，防治工業(yè)鍋爐及爐窯大氣污染，改善環(huán)境質(zhì)量，制定本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)對 工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程的術(shù)語和定義、總體設(shè)計(jì)、脫硫工藝系統(tǒng)、 材料和設(shè)備選擇、施工與驗(yàn)收、運(yùn)行與維護(hù)提出了技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于采 用石灰法、鈉鈣雙堿法、氧化鎂法、石灰石法工藝，配用在蒸發(fā)量≥20 t/h(14mw)的燃煤工業(yè)鍋爐或蒸發(fā)量<400t/h的燃煤熱電鍋爐以及相當(dāng)煙氣量 爐窯的新建、改建和擴(kuò)建濕法煙氣脫硫工程，可作為環(huán)境影響評價、設(shè)計(jì)、施 工、環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收及建成后運(yùn)行與管理的技術(shù)依據(jù)。燃油、燃?xì)夤I(yè)鍋爐的濕 法煙氣脫硫工程參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) hj/txxx-200x

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 煙氣脫硫噴淋塔的容積負(fù)荷與本體設(shè)計(jì) thevolumeabsorbingloadanddesignofasprayscrubberforwetfgd 李蔭堂,王雙,劉艷華 (西安交通大學(xué)環(huán)境工程系,陜西　西安　710044) 摘要:提出了以噴淋塔的容積負(fù)荷———平均容積吸收率為控制指標(biāo)的本體設(shè)計(jì)路線。在目前已有的設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng) 驗(yàn)基礎(chǔ)上,根據(jù)煙氣的so2進(jìn)口濃度、要求的吸收效率等來確定噴淋塔容積。討論了容積吸收率不同角度的定義, 給出了采用容積吸收率進(jìn)行噴淋塔本體設(shè)計(jì)的步驟。 關(guān)鍵詞:濕法煙氣脫硫;吸收塔;噴淋塔;容積

針對680mw機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔內(nèi)煙氣速度分布和阻力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)平臺與系統(tǒng)幾何比例為1∶12,煙氣速度比例為1∶1。通過研究發(fā)現(xiàn),塔內(nèi)速度場沿?zé)煔饬鲃臃较蚱渚鶆蛐宰兓氏葟?qiáng)后弱的2次明顯變化,負(fù)荷很低(35%負(fù)荷)時,煙氣流動均勻性很差,塔內(nèi)壓降隨著噴淋層運(yùn)行數(shù)量的增加而增大,隨著煙氣負(fù)荷的增加而增大。