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哈尔滨工业大学燃烧工程研究所 半干式脱硫工艺系统塔内流动计算 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 排烟循环流化床烟气脱硫技术简介 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。 排烟循环流化床烟气脱硫塔内脱硫过程分为三个阶段： 石灰浆液与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。 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 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。 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； 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Realizable k-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Second Order； 雾化模型采用Fluent自带的air－blast atomizer（气流式雾化）模型。 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； 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。 入口烟气流速改变对气相流场的影响 脱硫塔不同截面上各工况的速度分布曲线 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。 雾化压力改变对气相流场的影响 雾化压力对喷嘴喷出气流速度的影响 脱硫塔不同截面上各工况的速度分布曲线 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。 入口烟气流速和雾化压力对雾滴运动轨迹的影响 入口烟气流速对雾滴运动轨迹的影响 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 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 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 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。 雾化压力和雾化液体质量对雾滴蒸发情况的影响 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； 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。 模拟结果小结 模拟结果小结 雾滴的粒径过小是需要进一步解决的问题。 Fluent自带的air－blast atomizer模型对雾滴粒径的计算是根据喷嘴尺寸、液体质量流率、喷射角度、液膜厚度，以及设定液膜与空气最大相对速度等参数 ，带有很大经验性，需要不断尝试。 * * 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： 雾化压力为0.5MPa 入口烟气流速为20m/s 243m/s 0.5MPa 206m/s 0.4MPa 163m/s 0.3MPa 喷嘴气流最高速度 雾化压力 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 雾化压力0.5MP