循環(huán)流化床脫硫塔氣固兩相流場(chǎng)優(yōu)化的數(shù)值模擬研究.pdf

1、循環(huán)流化床煙氣脫硫是以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，通過(guò)固體吸收劑在反應(yīng)塔內(nèi)多次的再循環(huán)，使煙氣中S02與吸收劑充分接觸，從而大大地提高吸收劑的利用率。 根據(jù)擬建的循環(huán)流化床脫硫塔實(shí)際結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)建立數(shù)值模擬平臺(tái)對(duì)循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣固兩相流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn)。對(duì)塔內(nèi)氣、固兩相流動(dòng)分別采用歐拉方法和拉格朗日方法進(jìn)行處理，即用歐拉方法模擬連續(xù)的氣相，用拉格朗日方法跟蹤計(jì)算離散顆粒相。將氣相場(chǎng)看作粘性流體紊流流動(dòng)，對(duì)連續(xù)氣相采用基于

2、N-S方程的湍流k-ε模型，對(duì)離散顆粒相采用直接模擬蒙特卡諾(DSMC)方法求解。由于脫硫塔內(nèi)顆粒的體積濃度相對(duì)較稀，采用單相耦合方法，即僅考慮連續(xù)氣相對(duì)離散顆粒相的作用，而忽略離散顆粒相對(duì)連續(xù)氣相的反作用。 對(duì)目前廠(chǎng)家所采取的初始方案，脫硫塔內(nèi)進(jìn)氣口對(duì)面一側(cè)的流速大于進(jìn)氣口側(cè)的流速，塔體內(nèi)在進(jìn)氣口一側(cè)存在顯著的回流，塔內(nèi)氣固兩相流場(chǎng)存在顯著的不對(duì)稱(chēng)性。為將塔內(nèi)流場(chǎng)調(diào)節(jié)均勻，在所建立的數(shù)值模擬平臺(tái)上對(duì)大量設(shè)想的調(diào)節(jié)方案進(jìn)行了嘗試

3、、比較和篩選。模擬結(jié)果表明：采用調(diào)整文丘里管直徑、加裝直導(dǎo)流板或加裝彎曲導(dǎo)流板均能夠使塔內(nèi)氣固兩相流場(chǎng)達(dá)到理想對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，使得塔內(nèi)流場(chǎng)明顯改善：其中，加裝彎曲導(dǎo)流板調(diào)節(jié)方案所得流場(chǎng)最好，改變文丘里管直徑和加裝直導(dǎo)流板方案工程施工容易，但改變文丘里管直徑調(diào)節(jié)方案加工困難，加裝直導(dǎo)流板所造成的阻力損失相對(duì)較大，全面考慮則加裝彎曲導(dǎo)流板調(diào)節(jié)方案效果最佳。 在此基礎(chǔ)上，針對(duì)循環(huán)流化床回料噴口的個(gè)數(shù)和位置對(duì)塔內(nèi)流場(chǎng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行了比較和探討

4、。結(jié)果表明：針對(duì)四種不同的方案在設(shè)計(jì)工況條件下，安裝三個(gè)脫硫劑噴口時(shí)塔體顆粒分布不夠均勻，增加到四個(gè)噴口以后顆粒分布明顯均勻，增加到六個(gè)甚至八個(gè)噴口雖然可以得到更好的調(diào)節(jié)效果，但是安裝難度和成本也都要相應(yīng)變大，因此可認(rèn)為四個(gè)脫硫劑噴口對(duì)置最合適。 上述對(duì)脫硫塔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)方案的研究以及對(duì)回料噴口個(gè)數(shù)和位置的研究，都是為了能增加最終循環(huán)流化床的脫硫效率。從脫硫反應(yīng)的數(shù)值模擬結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)調(diào)整流場(chǎng)后各方案的脫硫效率均要高于流場(chǎng)調(diào)整前