工業(yè)鍋爐小型濕法煙氣脫硫噴淋塔入口傾角優(yōu)化的數值模擬

本文以300mw機組噴淋塔為研究對象,利用fluent軟件對塔內氣液兩相流場進行三維數值模擬。結果發(fā)現噴淋對塔內煙氣具有整合作用,可以有效地使氣體分布趨向均勻;塔內靠近塔壁和中間部分噴嘴布置較少,導致氣流逃逸,降低了吸收效率。模擬結果對噴淋塔的現場運行及結構優(yōu)化設計具有一定的指導作用。

通過安裝流場優(yōu)化構件,對濕法煙氣脫硫噴淋塔內的流場進行優(yōu)化,并通過試驗研究及計算流體力學模擬的方法考察流場優(yōu)化構件及其幾何結構對塔內流場和so2吸收的影響。流場模擬基于reynolds時均navier-stokes方程,標準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差分格式,采用simple算法進行壓力-速度耦合。so2吸收的模擬則是根據雙膜理論編寫用戶自定義程序,作為相間作用的源項加載到fluent軟件中來實現的。結果表明,流場優(yōu)化構件能夠防止煙氣沿塔壁逃逸,整流氣相流場,強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,塔內壓降和脫硫效率隨構件與水平面夾角的增大而增大;構件與水平面夾角一定時,塔內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機組濕法煙氣脫硫(wetfluegasdesulfurization,wfgd)系統(tǒng)噴淋塔內阻力特性進行了數值模擬,著重考察了不同塔徑、噴淋層間距和噴淋層數等設計條件及不同負荷、液氣比等運行工況下噴淋塔內阻力特性。結果表明,300mw機組wfgd系統(tǒng)噴淋塔內阻力在煙氣量125×104m3/h、塔徑13m、4層噴淋、層間距1.7m時約為950pa,與實際工程測量數據較為吻合;塔徑、噴淋層數量、負荷和液氣比是影響噴淋塔內阻力的重要因素;模擬計算值可作為噴淋塔設計與運行優(yōu)化的依據。

1 工業(yè)鍋爐/爐窯濕法煙氣脫硫 工程技術規(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編制本技術規(guī)范的必要性和可行性................................................................................................1 2.1貫徹和實施國家環(huán)境保護政策的需要..............................................

本文闡述了以300mw機組為例,利用fluent軟件對單入口、雙入口噴淋塔內煙氣流程分別進行了三維數值模擬。結果發(fā)現雙入口噴淋塔內煙氣流場更加均勻,脫硫效率高,有效降低低溫腐蝕有利于噴淋塔的長期穩(wěn)定運行。模擬結果對噴淋塔的現場運行及結構優(yōu)化設計具有一定的指導作用。

建立了石灰石/石膏濕法煙氣脫硫噴淋塔實驗臺,實驗研究了重要的操作參數對噴淋塔脫硫效率的影響規(guī)律。實驗結果表明,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模型。模型計算結果表明,相對于gerbec液滴模型,本文的模型計算結果與實驗數據吻合得更好。

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

分析了現代大型噴淋塔為提高脫硫與除塵效率在設計上所作的改進及存在的問題。通過一個曾經設計過的噴淋塔實例,結合煙氣和吸收液兩相逆向流動和兩相間的化工傳質過程,剖析了噴淋層覆蓋率的實質,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計方法,對改善煙氣脫硫和除塵效率均有明顯效果。

以300mw機組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對象,利用計算流體力學通用軟件對其內部兩相流場進行模擬。氣相湍流由標準k模型描述,噴淋液滴由拉格朗日顆粒軌道模型描述。預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,可通過改進周邊噴嘴的布置方式及噴嘴型式進行優(yōu)化。

以300mw機組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對象,利用計算流體力學通用軟件對其內部進行三維數值模擬.結果表明,模擬很好地預測出so2脫出效果.

以300mw機組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對象,利用計算流體力學通用軟件對其內部進行三維數值模擬。

以fluent軟件為計算工具,采用euler-lagrange方法模擬噴淋塔內部氣液兩相流動.氣相用標準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、顆粒湍流擴散以及氣液兩相耦合3方面影響因素對顆粒軌道模型進行設置,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行精確定義.模擬結果表明:噴淋塔內軸向氣速分布均勻;中空錐形的噴嘴設計使噴淋液形成傘狀雨簾,有效防止煙氣短流;塔內液滴濃度分布存在中間高、邊緣低的問題,可通過改進噴嘴布置方案加以改進;顆粒軌道模型能夠較好地預測噴淋塔內兩相流動.

根據煙氣中二氧化硫的腐蝕特點、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的實際應用,計算、設計了煙氣噴淋塔,實現石灰石濕法煙氣脫硫。

以600mw機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行二維數值模擬。計算中選用模型作為計算模型,用simple算法進行計算。計算結果表明,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,斜切式煙氣進口流場分布較直進式均勻,還獲得了合適的托盤安裝高度。

基于計算流體力學(cfd)技術,采用fluent軟件平臺,針對典型300mw機組脫硫系統(tǒng)噴淋塔采用可視化技術對噴淋層間距、噴嘴壓降、噴淋角變化時噴淋層噴淋效果、傳質特性和阻力特性進行了數值模擬研究。結果表明噴淋層間距、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氣液傳質,同時噴淋層阻力也隨之增大。提出典型300mw機組wfgd漿液噴淋系統(tǒng)噴嘴選擇與布置的推薦值。

提出一個噴淋塔設計參數———平均容積吸收率,其可作為噴淋塔本體設計的控制指標,并據以確定塔的吸收區(qū)高度。運行和設計經驗表明,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)高度等之間的關系。

噴淋塔是濕法煙氣脫硫工藝中應用最廣泛的塔型,霧化系統(tǒng)是噴淋塔的關鍵技術,影響脫硫傳質過程。為了較為全面地研究噴淋塔霧化性能,建立了試驗臺,以壓力作為間接指標,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行了比較。試驗表明,霧化系統(tǒng)對塔內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,可作為塔內霧化系統(tǒng)優(yōu)選布置方式。

對大型脫硫塔進行合理的?；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行了二維數值模擬。在計算中選取k-ε模型作為計算模型,用simple算法進行計算。計算結果表明,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口設置導流板或采用切向進口,使煙氣在塔內螺旋流動,以延長停留時間,加強氣液湍動接觸,并可改善系統(tǒng)的負荷調節(jié)適應能力。對不同進口結構的塔內流速分布、壓力損失進行了實驗研究,得出了旋流強度、壓力損失等隨導流板角度的變化關系,并將旋流情況與常規(guī)的直流進行了比較。

工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術 規(guī)范 為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》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準》、《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標 準》，防治工業(yè)鍋爐及爐窯大氣污染，改善環(huán)境質量，制定本標準。本標準對 工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程的術語和定義、總體設計、脫硫工藝系統(tǒng)、 材料和設備選擇、施工與驗收、運行與維護提出了技術要求。本標準適用于采 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煙氣量 爐窯的新建、改建和擴建濕法煙氣脫硫工程，可作為環(huán)境影響評價、設計、施 工、環(huán)境保護驗收及建成后運行與管理的技術依據。燃油、燃氣工業(yè)鍋爐的濕 法煙氣脫硫工程參照本標準執(zhí)行。本標準為首次發(fā)布。 中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準 hj/txxx-200x

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 煙氣脫硫噴淋塔的容積負荷與本體設計 thevolumeabsorbingloadanddesignofasprayscrubberforwetfgd 李蔭堂,王雙,劉艷華 (西安交通大學環(huán)境工程系,陜西　西安　710044) 摘要:提出了以噴淋塔的容積負荷———平均容積吸收率為控制指標的本體設計路線。在目前已有的設計、運行經 驗基礎上,根據煙氣的so2進口濃度、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行噴淋塔本體設計的步驟。 關鍵詞:濕法煙氣脫硫;吸收塔;噴淋塔;容積

針對680mw機組濕法煙氣脫硫噴淋塔內煙氣速度分布和阻力進行了實驗研究。實驗平臺與系統(tǒng)幾何比例為1∶12,煙氣速度比例為1∶1。通過研究發(fā)現,塔內速度場沿煙氣流動方向其均勻性變化呈先強后弱的2次明顯變化,負荷很低(35%負荷)時,煙氣流動均勻性很差,塔內壓降隨著噴淋層運行數量的增加而增大,隨著煙氣負荷的增加而增大。