脱硫塔塔内流场结构分析

美国巴威(B&W)公司较早将CFD技术引入WFGD的设计和改进当中。奥地利能源与环境股份公司(AE&E)[0借助CFD技术解决了德国Heyden的800MW机组WFGD系统脱硫效率不达标问题。近几年来国内外的塔内流场研究主要集中于以下几个方面:
                                                       

1、阻力特性研究脱硫塔内的阻力特性是脱硫塔设计的关键参数，而由于喷淋脱硫塔内的流场为气液两相流动，其阻力特性与单相气相运动场存在巨大的差异。Dudek利用计算流体力学软件CFX分析了塔入口段几何形状对塔内流场分布影响。对脱硫喷淋塔的流场和阻力特性进行了数值模拟，重点研究了不同喷淋层数和运行负荷时喷淋塔的阻力特性:系统喷淋塔内阻力特性进行了数值模拟，着重考察了不同塔径、喷淋层间距和喷淋层数等设计条件及不同负荷、液气比等运行工况下喷淋塔内阻力特性。采用数值计算方法考察了不同喷淋层的投运方式对塔内流场的影响。因为工程设计的需求，塔内阻力特性模拟研究被广泛应用于设备选型。
 

2、出入口特性研究白云峰等以某660MW燃煤机组为例，对双入口和单入口吸收塔的烟气流场分别进行数值模拟。研究表明，双入口塔入口不易积垢，流场均匀度也好于传统吸收塔。对脱硫喷淋塔不同烟气入口角度下的塔内流场进行了模拟。利用AnsysCFX对吸收塔空塔气相动力流场进行模拟，探讨并比较了不司吸收塔出口形式对其产生的影响，对比了吸收塔内压力、矢量速度分布情况，可为后续吸收塔流场模拟及优化提供指导。采用Fluent进行数值模拟计算，论证吸收塔入口布置方式对塔内烟气流场的影响。脱硫塔入口特性直接影响到塔内的流场，其模拟结果被广泛地应用于指导工程设计。
 

3、温度场特性研究

脱硫塔内的温度对SO吸收及溶解反应有很大的影响,因此对脱硫塔内的流场和温度场特性的模拟非常必要。以Fluent软件计算了脱硫喷淋塔内的三维流场及温度场。讨论了不同机组容量下各个入口形式对喷淋塔内流场以及温度场分布的影响。计算结果表明脱硫塔形状及喷淋层高度对流场与温场有很大的影响，实际行中应当低位喷淋与高位喷淋相互结合，从而获得G好的脱硫效果。以典型的石灰石湿法脱硫喷淋吸收塔作为研究对象，根据计算所得到的速度和温度场，然后通过比拟的方法分析了塔内的so吸收状况。分析改进型烟气入口型式对脱硫塔内部的流场和温度场的影响，从而获得塔内烟气流场均匀，压力损失无明显增加的烟气入口型式。以一种典型的石灰石/石膏湿法烟气脱硫喷淋塔为研究对象，根据塔内工况，运用Fluent软件计算了脱硫喷淋塔内三维流场和温度场。塔内的脱硫化学反应对温度场有很大的影响，而以上模拟过程往往忽略了化学反应对塔内温度的影响。

 

4、流场特性研究

对不同负荷条件下吸收塔内烟气流场的分布进行了模拟研究和分析。对300MW机组湿法烟气脱硫喷淋塔内部进行了三维数值模拟。对不同喷淋层组和方式下的塔内烟气流场进行模拟研究。预测了喷淋塔无喷淋和有喷淋2种条件下的气相湍流流场分布、沿塔高方向不同截面上的气速分布以及喷淋液滴的轨迹。]针对典型300MW机组脱硫系统喷淋塔采用可视化技术对喷淋层间距、喷嘴压降、喷淋角变化时喷淋层喷淋效果、传质特性和阻力特性进行了数值模拟研究。通过对某湿法烟气脱硫系统喷淋塔的数值模拟，分析了液体分布环(LDR)对塔内烟气流场的影响。对塔内气液两相流场进行三维数值模拟结果发现喷淋对塔内烟气具有整合作用，可以有效地使气体分布趋向均匀。对600MW机组内隔板喷淋塔进行数值模拟。针对湿法脱硫喷淋塔空塔内部的三维流场进行了数值模拟。运用CFD对塔内的流场和液滴运动轨迹进行了数值模拟，并根据数值模拟的结果对塔入口结构进行了相应的优化。其中模型的计算结果与试验结果吻合较好。因为不同工程项目的需求不同，所以流场模拟被应用干解决不同的问题。脱硫塔内的流场结构模拟因为计算周期短，往往应用于指导工程设计;但是因为模型的问题无法了解塔内真实的脱硫过程，而单单对两相流动的研究结果进行分析，限制对其计算结果的应用。