PCF型濕式脫硫除塵器結(jié)構(gòu)的CFD優(yōu)化研究.pdf

1、根據(jù)2012年中國大氣污染物總排放量與大氣污染現(xiàn)狀，由燃煤引起的SO2與顆粒物仍是我國大氣的主要污染物質(zhì)，同時，隨著人民對空氣質(zhì)量的要求不斷提高與大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，使得對脫硫除塵設(shè)備的更新與改造已經(jīng)勢在必行。因此，本文針對廣泛應(yīng)用于工程實際中的PCF型（套筒式）濕式脫硫除塵器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，這對進(jìn)一步提高裝置的脫硫除塵效率與節(jié)省脫硫除塵工程改建費(fèi)用具有重要意義。本文主要的研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下:
　　按照PCF型濕法

2、脫硫除塵裝置的實驗裝置尺寸，建立物理模型并劃分多種尺寸的網(wǎng)格，來驗證數(shù)值計算的網(wǎng)格無關(guān)性。針對原PCF型入口結(jié)構(gòu)，設(shè)計了三種不同的優(yōu)化入口結(jié)構(gòu)。通過選擇合適的湍流模型和正確的邊界條件，對四種入口結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計算。同時，根據(jù)PCF型原裝置的試驗結(jié)果，驗證了所建立數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。對比分析了氣相流場、液相顆粒與固相顆粒的分布，并對其中一種入口結(jié)構(gòu)的切入角度進(jìn)行了模擬分析。得出:左、右切向入口能促使初處理室內(nèi)氣流的均勻性分布、增強(qiáng)了裝置內(nèi)湍流

3、強(qiáng)度、優(yōu)化切向方向上的速度分量;在30°、45°、60°三種切入角度中，45°切入角集合了30°低速區(qū)小與54°入口斷面大的優(yōu)點，滿足工程實際運(yùn)用的要求。
　　依據(jù)優(yōu)化入口結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果，對四種結(jié)構(gòu)中第一層導(dǎo)流板的作用進(jìn)行進(jìn)一步的分析，以促進(jìn)裝置中液相的均勻性分布。在考慮氣液傳熱與液滴蒸發(fā)等條件下，對拆除第一層導(dǎo)流板后的四種裝置模型進(jìn)行模擬計算，得出:裝置C-2與D-2的煙氣分布與速度分布均維持著與裝置C-1與D-1一樣的競爭優(yōu)勢

4、，并得出在原裝置結(jié)構(gòu)中，第一層導(dǎo)流板有促進(jìn)煙氣均勻分布的功能。去除第一層導(dǎo)流板后，液相分布集中于壁面區(qū)域的情況得到極大的改善。裝置C-2、D-2中大的氣流速度與煙氣旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并沒有使整個裝置內(nèi)的液相分布更加不均勻化。導(dǎo)流板是導(dǎo)致液相不均勻分布的最主要因素。在氣相與液相分布更加合理均勻的裝置C-2中，溫度與濕度的分布也更均勻。同時得出:氣-液兩相間的傳熱速度非?？?，主要發(fā)生在裝置出處理室內(nèi)的上部區(qū)域，這與氣-液兩相間的溫度差有關(guān)。因此，拆

5、除第一層導(dǎo)流板后，裝置C-2與D-2在保持了裝置C-1與D-1原有優(yōu)勢的條件下，進(jìn)一步改善了裝置內(nèi)液相的分布。
　　利用顆粒在慣性離心力場中運(yùn)動時的受力理論知識，對液相顆粒與固相顆粒的在裝置運(yùn)行過程中的受力情況進(jìn)行了分析，得出:在切向入口的結(jié)構(gòu)中，切向速度是速度的主要分量。并且由于速度與切向速度的優(yōu)化分配，使得切向入口的裝置結(jié)構(gòu)在除塵效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原結(jié)構(gòu)。利用曳力物理公式對初處理室內(nèi)液滴的受力分析表明:在此次試驗裝置尺寸下，切向速