WFGD過程中脫硫漿液液滴夾帶特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、濕法煙氣脫硫技術(shù)是目前燃煤電站中應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硫技術(shù)，在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有大型濕法煙氣脫硫系統(tǒng)存在運行成本高、煙氣夾帶脫硫漿液導(dǎo)致二次污染等問題，因此如何增強脫硫漿液液滴利用率（降低氣液比）、減少液滴夾帶是目前濕法脫硫技術(shù)的重要課題。本文以此為研究目的，基于數(shù)值模擬的研究方法，通過分析塔內(nèi)流場特征、液滴運動特征、氣液接觸等關(guān)鍵問題，對噴淋塔內(nèi)氣液兩相流場開展了分析與研究。研究內(nèi)容分為以下五個部分:
　　(1)噴淋塔內(nèi)流場由煙氣

2、與噴淋液滴的逆向接觸形成，塔內(nèi)煙氣流場的分布受到液滴整體噴淋的影響，同時又影響著單一液滴的運動。以現(xiàn)有600MW濕法脫硫噴淋塔為研究對象，建立了塔內(nèi)氣液兩相流動數(shù)學(xué)模型，通過計算獲得了本文計算條件下的空塔流場（無噴淋）和噴淋流場結(jié)果，從而分析液滴噴淋對煙氣流場的影響以及噴淋塔內(nèi)流場分布特征。結(jié)果表明液滴噴淋對塔內(nèi)流場均勻性具有改善作用。噴淋后流場特征表現(xiàn)為入口側(cè)的煙氣短路現(xiàn)象，塔下部的兩個高速漩渦以及整體呈現(xiàn)中心低四周高的速度分布。隨著

3、高度的增加，塔內(nèi)流場趨于均勻，但是中心的低速區(qū)仍然存在。
　　(2)就單個液滴來說，液滴粒徑是同時影響液滴夾帶以及SO2吸收效果的重要因素，液滴過小則易于被煙氣夾帶而導(dǎo)致二次污染，液滴過大則會減小液滴比表面積并減少液滴停留時間，從而影響SO2吸收效果。通過在流場中加入示蹤顆粒，獲得了本文計算條件下不同粒徑液滴在塔內(nèi)的運動軌跡、分級逃逸率曲線以及塔內(nèi)停留時間曲線，結(jié)果表明1mm以下粒徑液滴由于受到流場的影響而集中分布于中心低速區(qū)，0

4、.5mm粒徑液滴在塔內(nèi)的濃度分布已很不均勻;1.2mm以上粒徑液滴幾乎不會被夾帶，在粒徑小于0.8 mm后，液滴的逃逸率迅速上升，直到粒徑為0.2 mm時逃逸率接近100％;液滴停留時間曲線具有峰值，且該峰值粒徑對應(yīng)的液滴逃逸率均為20％。
　　(3)分層噴淋的結(jié)構(gòu)特征將噴淋塔沿高度方向分割為多個區(qū)域，因此將噴淋塔按高度方向進(jìn)行分層，層間距取值為噴淋層間距，分別統(tǒng)計各高度區(qū)域內(nèi)氣液接觸情況，獲得了本文計算條件下各高度層內(nèi)的各粒徑液

5、滴的氣液接觸面積、氣液相對速度信息，結(jié)果表明在吸收區(qū)內(nèi)各高度層的總接觸面積隨著高度的增加而減小。更近一步來看，各粒徑液滴所產(chǎn)生接觸面積所占的份額，隨著高度的增加而發(fā)生了較大變化。在吸收區(qū)底層，各粒徑液滴產(chǎn)生的接觸面積相對平均，隨著高度的增加，小液滴所占份額逐漸增大并占據(jù)主導(dǎo)。此外，氣液相對速度均隨著液滴粒徑的增大而增大，由于底層高度區(qū)內(nèi)大液滴所占份額，比上層高度區(qū)內(nèi)大液滴所占份額更大，所以氣液平均相對速度隨著高度的增加而減小。
　

6、　(4)發(fā)電機組在變負(fù)荷運行時，煙氣量和液滴噴淋量均相應(yīng)減少。噴淋量的調(diào)節(jié)可采用關(guān)停部分噴淋層的方法，而關(guān)停的噴淋層具有選擇性，關(guān)停不同噴淋層會導(dǎo)致塔內(nèi)流場發(fā)生相應(yīng)的變化，從而會有不同的液滴夾帶與氣液接觸結(jié)果。為此，本文預(yù)測了75％負(fù)荷、50％負(fù)荷下的所有關(guān)停方案的氣液流場，以找到最優(yōu)的關(guān)停方案。本文計算條件下的結(jié)果表明氣液接觸強度與液滴逃逸隨著各噴淋方案的變化趨勢相同，液滴夾帶率隨著噴淋位置的升高而增大，吸收區(qū)接觸面積隨著噴淋位置的升

7、高也增大。此外，接觸面積的變化與流場壓降的變化趨勢相同，即流場壓降越大，吸收區(qū)接觸面積就越大。同時，最上層噴淋層以上空間內(nèi)氣液接觸面積和氣液相對速度都較低，最上層噴淋層位置過低將不利于SO2的吸收。
　　(5)全面考察了噴淋層至除霧區(qū)間距、噴淋層間距和液滴噴淋初速速度對流場的液滴逃逸以及氣液接觸的影響，進(jìn)而對噴淋塔進(jìn)行優(yōu)化分析。本文計算條件下的結(jié)果表明噴淋層至除霧區(qū)間距的增大將顯著提升除霧器前流場的均勻度，從而增強除霧器的脫硫效果

8、，同時，該間距的增大使得液滴的逃逸率降低，塔高28m工況比塔高24m工況減少34.4％，而對氣液接觸面積、氣液相對速度、煙氣壓降影響很小。保持最下層噴淋層高度不變，增大噴淋層間距（此時總塔高隨之增高），將減少液滴逃逸，并增大氣液接觸面積，同時導(dǎo)致了煙氣壓降的增加，對氣液相對速度影響很小。當(dāng)噴淋層間距由1.6m增大至2.2m時，液滴逃逸質(zhì)量減少了10.3％，氣液接觸面積增大了24％，煙氣壓降增加了7.3％;噴淋速度的增大，減少了液滴逃逸質(zhì)