SDA脱硫塔内流动与传质耦合特性及优化

【摘要】：喷雾干燥技术(SDA)是一种有效的脱硫方法。在脱硫过程中,由于吸收剂与塔壁接触时易发生结垢,影响塔内气流分布,阻碍浆液与烟气的充分接触,降低化学反应速率和脱硫效率。本文以SDA脱硫塔为研究对象,基于RNG k-ε湍流模型和多相流模型,耦合酸碱中和化学反应模型,对其内部气、液两相流场和化学反应过程进行数值模拟,得到了运行参数下雾滴的运动轨迹、流场特性、蒸发特性和生成物结垢量分布特性。通过优化塔内结构和运行参数,改善了生成物结垢的问题。SDA脱硫塔内流场由上下两个烟道的烟气混合而成,在运行过程中上下气流分布不均,使塔内核心反应区烟气与浆液接触不充分。因此,本文通过在上方烟道增设阻流板,调节上下烟道的烟气的分配比例,改变原有的气流组织,以此改善脱硫塔内结垢问题。结果表明,当阻流板宽度为2250mm时,脱硫塔内脱硫塔效率大于95%,满足生产要求,与此同时脱硫塔主体壁面上结垢量最小,适合生产的进行。浆液的雾滴直径和烟气温度是影响脱硫塔内脱硫效率和浆液结垢重要因素。因此,本文对脱硫塔内雾滴直径为30-70μm的浆液蒸发过程进行了数值模拟。结果表明:雾滴直径为50μm是一种保证脱硫效率同时结垢量最小的运行参数。针对烟气温度为110-150°C的工况进行优化研究。结果表面:烟气温度为130°C时,结垢量最小,适合生产的连续进行。通过以上研究,确定了最优脱硫运行参数,可改善塔壁结垢现象,使得SDA脱硫塔能够更加连续稳定的运行,为实现节能减排、保护环境提供了一种解决方法。