伞罩型湿式脱硫除尘塔内部流场数值模拟

【摘要】： 基于强化喷淋装置传质过程,开发了一种结构简单、效率高、气体处理量大的新型湿式脱硫除尘塔-伞罩型湿式脱硫除尘塔。本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,利用Fluent软件对伞罩型湿式脱硫除尘塔内部流场进行全面的数值模拟。 气体单相流方面,气相作为连续相,从雷诺时均N-S方程组出发,选用标准k-ε湍流模型加以封闭,运用SIMPLE算法对湍流方程进行离散。 气液两相流方面,在单相流模拟结果的基础上,采用离散相模型(DPM)创建喷射源进行喷淋气液两相耦合计算。液滴作为离散相,在拉格朗日坐标系中描述。模拟结果表明:伞形罩具有增强气流湍流度和提供气液接触面积的双重作用,增大了伞罩型湿式脱硫除尘塔内的持液量、延长了液滴在塔内的停留时间、增强了喷淋液和烟气之间的传质,提高了脱硫除尘效率。 气液固三相流方面,利用Fluent软件在Euler坐标系中考察气固两相,采用欧拉模型来表述气固两相的相互关系;同时在Lagrange坐标系中考察液滴的运动,并把液滴对气固两相的影响耦合于欧拉模型中,提出了气液固三相的Euler/Euler/ Lagrange模型。获得了不同液气比下的气相体积含率、固相体积含率和液滴浓度等的分布情况,初步掌握了除尘情况下塔内气液固三相的分布规律。数值模拟结果与实验结果吻合良好,所提出的模型及其模拟具有很好的准确性和可靠性,其结果对装置运行及其优化设计有一定的理论指导意义。伞罩型湿式脱硫除尘塔适用于日益严格的脱硫除尘一体化工艺。