喷淋式吸收塔塔塔内流场模拟及优化毕业设计.doc

喷淋式吸收塔塔塔内流场模拟及优化毕业设计 目 录 摘要 I Abstract II 1 绪 论 1 1.1 脱硫技术概述 2 1.1.1 燃烧前脱硫 2 1.1.2 燃烧中脱硫 3 1.1.3 燃烧后脱硫 3 1.2 课题研究背景 3 1.3 本文主要研究内容 5 2 常见的湿法脱硫技术介绍 6 2.1石灰/石灰石一石膏法 6 2.1.1反应原理 6 2.1.2工艺流程及核心设备 6 2.2湿式氨法 7 2.2.1反应原理 7 2.2.2吸收过程 8 2.2.3中间产品处理 8 2.2.4副产品的利用 8 2.3喷淋式脱硫塔 8 3 脱硫塔内部烟气流场的数学模型 10 3.1 基本假设 10 3.2 湍流时均NS控制方程 10 3.3 k－ε模型方程 10 4 喷淋塔内流场的数值模拟 12 4.1 FLUENT软件及其应用简介 12 4.2 物理原型及计算参数 15 4.2.1 物理原型 15 4.2.2 基本参数 15 4.2.3 边界条件 16 4.3 喷淋塔的网格划分 16 4.3.1 基本假设 16 4.3.2 网格划分 17 5 关于流场的模拟计算及分析 20 5.1 各个入口角度下的模拟结果 20 5.1.1 入口角度为14°时的模拟结果 20 5.1.2 入口角度为16°时的模拟结果 22 5.1.3 入口角度为18°时的模拟结果 24 5.1.4 入口角度为20°时的模拟结果 26 5.2 喷淋塔内的流场总观视图及残差收敛图 28 5.3 模拟结果分析 29 5.3.1 关于最佳入口角度的分析 29 5.3.2 关于喷嘴分布的分析 30 6 结论 31 参考文献 32 致谢 34 SO2是当今人类面临的主要大气污染物之一，其污染源分为两大类：天然污染源和人为污染源。天然污染源由于量少、面广、易稀释和净化，对环境的危害不大；而人为污染源由于量大、集中、浓度高，对环境造成严重的危害。SO2的污染属于低浓度、长期的污染，它的存在对自然生态环境、人类健康、工农业生产、建筑物及材料等方面都造成了一定程度的危害。 SO2的主要来源与能源消耗有关，而经济发展离不开能源的支持。我国是一个能源生产和消费大国，一次能源消费总量仅次于美国，居世界第二位，但人均消费量还达不到全世界人均的一半，不足美国人均的1/10。目前我国能源短缺仍然是制约经济发展的重要因素，改革开放以来，随着经济的发展，我国的电力工业持续、稳定的增长。我国全面小康社会的经济发展目标是，到2020年实现GDP比2000年翻两番，也即2001～2020年GDP年增长速度达到2％左右，人均GDP3200美元左右。这样，在未来20年，我国电力需求增长需要保持较快的发展速度，预计为％～6％左右。到2010年全社会用电将达到25400～26600亿kw· h，需要装机亿kw；2020年全社会用电将达到39400～43200亿kw· h，需要装机亿kw[1]。 根据国际能源署(IEA)2002年9月发布的一份《世界能源展望》报告显示，在2000～2030年期间，中国的能源需求每年平均将增长2．7％，2030年将达到21．33亿t油当量，这一增长率高于其他国家和地区。中国在此30年期间对煤炭的需求每年将增长％，在2030年达到20亿t。所增加需求的大多数将来自发电领域。在我国一次能源和发电能源构成中，煤占据了绝对的主导地位，这与多数工业发达国家的一次能源构成中以石油和天然气为主的特点有很大的不同。而且在已探明的一次能源储备中，煤炭仍是主要能源，约占一次能源探明总储量的90％。有关专家预测，到2050年，煤在一次能源中所占比例仍在50％以上，这充分说明在很长的一段时间内，我国一次能源以煤为主的格局不会发生变化。煤炭是一种低品位化石能源。我国煤炭中灰份、硫份含量高，大部分煤的灰份在25％28％，硫份的含量变化范围大，从～10％不等。我国多数煤种除长焰煤、气煤和不粘结煤外，平均含硫率均超过0％，我国SO2的排放量与煤炭消耗量有着密切的关系，《中国环境状况公报》表明，1990年，我国大、中城市大气污染较重，小城镇大气污染有加重的趋势。全国废气排放量(不包括乡镇工业)为85000亿m3(标准状态下)，比上一年增长％。其中SO2排放量为1495万t，与上一年基本持平。1995年我国SO2排放量达到2370万t，超过欧洲和美国，使我国成为世界S2排放第大国，之后连续多年排放量超过2000万t，由于采取了一系列有效的控制排放政策和措施，目前已取得一定的成效，但SO2的排放仍十分巨大，污染严重。电力行业是用煤大户，以2000年为，我国发电装机容量为31932MW,发电量为13685TW·h，均为世界第二位，其中火电装机容量为237540MW，约占％，火电的发电最保持在81％左右。在火电机组的燃料中