半干式脱硫工艺系统塔内流动

2024/4/31半干式脱硫工艺系统塔内流动计算

2024/4/11半干式脱硫工艺系统塔内流动计算

2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所2报告主要内容：排烟循环流化床烟气脱硫技术简介半干式脱硫塔塔内流动数值模拟数值模拟结果分析模拟结果小结2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所2报告主要内容：2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所3排烟循环流化床烟气脱硫技术简介2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所3排烟循环流化床2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所4排烟循环流化床烟气脱硫技术特点利用循环流化床作为反应器；喷雾将床温控制在最佳反应温度；气固间强烈的紊流混合；固体物料的多次再循环使脱硫剂具有很长的停留时间，故Ca/S很大。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所4排烟循环流化床2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所5排烟循环流化床烟气脱硫塔内脱硫过程分为三个阶段：石灰浆液及SO2的反应；含有一定湿度的固体颗粒物与SO2的反应；干态的固体颗粒与SO2的反应。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所5排烟循环流化床2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所6半干式脱硫塔塔内流动数值模拟模拟对象为排烟循环流化床脱硫系统的脱硫塔其结构主要包括脱硫塔塔体和气流式雾化喷嘴2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所6半干式脱硫塔塔2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所7数值模拟的目的塔体入口处钝体作用下，塔体入口烟气流速和喷嘴雾化压力对塔内流场的影响；雾滴的运动轨迹，重点关注雾滴碰壁情况；雾滴的蒸发情况。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所7数值模拟的目的2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所8模拟对象的简化用热空气代替热烟气；不考虑热烟气中的飞灰颗粒；不考虑脱硫反应；用水代替石灰奖掖进行雾化；将热烟气、石灰奖掖雾滴、飞灰颗粒的气液固三相流动进行简化：2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所8模拟对象的简化2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所9计算模型2维双精度轴对称分离式隐式求解器；湍流模型采用Realizablek-ε双方程模型，壁面处采用标准壁面函数方法；气体设置为理想气体，压力离散格式采用SecondOrder；雾化模型采用Fluent自带的air－blastatomizer（气流式雾化）模型。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所9计算模型2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所10数值模拟所计算的工况计算工况如下所示：脱硫塔入口烟气流速分别取：12m/s、20m/s、32m/s；雾化压力分别为：0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa；雾化液体质量为30kg/h、40kg/h、50kg/h；2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所10数值模拟所计2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所11脱硫塔塔内流动计算结果分析入口烟气流速改变对气相流场的影响；雾化压力改变对气相流场的影响；入口烟气流速和雾化压力对雾滴运动轨迹的影响；雾化压力和雾化液体质量对雾滴蒸发情况的影响。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所11脱硫塔塔内流2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所12入口烟气流速改变对气相流场的影响雾化压力为0.5MPa2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所12入口烟气流速2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所13脱硫塔不同截面上各工况的速度分布曲线2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所13脱硫塔不同截2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所14入口烟气流速改变对气相流场的影响分析入口烟气速度越高，喷嘴两旁漩涡回流区中气流速度越大，对喷嘴喷出气流的扰动越大，喷嘴喷出气流的速度衰减得越快；入口烟气速度越高，喷嘴两旁近壁面处烟气速度高，理论上对防止结垢有利。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所14入口烟气流速2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所15雾化压力改变对气相流场的影响入口烟气流速为20m/s2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所15雾化压力改变2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所16雾化压力对喷嘴喷出气流速度的影响雾化压力喷嘴气流最高速度0.3MPa163m/s0.4MPa206m/s0.5MPa243m/s2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所16雾化压力对喷2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所17脱硫塔不同截面上各工况的速度分布曲线2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所17脱硫塔不同截2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所18雾化压力改变对气相流场的影响分析雾化压力越大，喷嘴喷出气流速度越大，在漩涡回流区的影响下速度衰减得越慢；喷嘴喷出气流速度越高，雾滴动量越高，受到漩涡回流区影响越小；雾化压力改变对塔体中后部分烟气流动影响不大。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所18雾化压力改变2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所19入口烟气流速和雾化压力对雾滴运动轨迹的影响

Fluent的雾化模型是基于DPM模型（离散相模型）建立的，模型本身决定了无法的到雾滴的场参数。因此，随机追踪一定雾滴，根据其轨迹线，结合脱硫塔内的温度场，以及前面对流场的分析结果来分析雾滴的运动2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所19入口烟气流速2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所20入口烟气流速对雾滴运动轨迹的影响雾化压力0.5MPa雾化液体质量流率为30kg/h2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所20入口烟气流速2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所21雾化液体质量为30Kg/h，入口烟气速度为12m/s，不同雾化压力下雾滴运动轨迹2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所21雾化液体质量2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所22雾化液体质量为30Kg/h，入口烟气速度为20m/s，不同雾化压力下雾滴运动轨迹2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所22雾化液体质量2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所23雾化液体质量为30Kg/h，入口烟气速度为32m/s，不同雾化压力下雾滴运动轨迹2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所23雾化液体质量2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所24入口烟气流速和雾化压力对雾滴运动轨迹的影响分析入口烟气流速为12m/s时，各种雾化压力下雾滴都有很好的雾化角度，不易碰壁结垢；入口烟气流速为20m/s时，雾化压力为0.5MPa才能有较好的雾化角度，防止雾滴碰壁结垢；入口烟气流速为32m/s时，各种雾化压力下雾滴都会严重碰壁结垢。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所24入口烟气流速2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所25雾化压力和雾化液体质量对雾滴蒸发情况的影响雾化压力及雾化液体质量→雾化气液比→雾滴的粒径→雾滴蒸发2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所25雾化压力和雾2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所26雾滴蒸发情况分析雾滴粒径偏小，雾滴蒸发过快；雾滴粒径变化不大，雾化压力和雾化液体质量对雾滴粒径的影响没有体现出来；2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所26雾滴蒸发情况2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所27模拟结果小结钝体后形成了强烈的漩涡回流区，加强了气固间的紊流混合，有利于增强脱硫效率；钝体压缩使得喷嘴两旁壁面处的烟气流速较高，有利于防止雾滴碰壁结垢；钝体后形成的漩涡回流区，会强烈卷吸喷嘴喷出的雾滴，造成雾化角度过大，使得雾滴严重碰壁结垢。钝体的存在：2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所27模拟结果小结2024/4/3哈尔滨工业大学燃烧工程研究所28模拟结果小结

要使得钝体的存在既能加强气固间的紊流混合和加强近壁面处的烟气速度，又不会对雾化造成过大扰动。根据计算结果，下面的工况符合要求：入口烟气流速为12m/s，所有雾化压力；入口烟气流速为20m/s，雾化压力为0.5MPa。2024/4/1哈尔滨工业大学燃烧工程研究所28模