新型湿法除尘除有害气体斜板塔的流场分析

研究对象为2种新型湿法除尘除有害气体的斜板塔:矩形斜板塔和伞罩形斜板塔.为了观察塔内流场分布规律,运用CFD(计算流体力学)软件,气相采用标准K-ε湍流模型描述,液相采用颗粒轨道模型描述,对2种新型塔内气液两相流动进行了数值模拟.预测了无喷淋和有喷淋两种情况下的气相湍流流场,不同空塔气速不同液气比的塔内压力损失.结果表明:采用中心出口的圆柱型塔可以有效地避免气体"死区"的产生;新型斜板塔能有效地增大气液接触面积,延长气体的塔内停留时间;加入喷淋液体以后,气相流场明显均匀化.该模拟也为塔体的进一步优化设计提供了依据.     

湿式烟气脱硫喷淋塔内部流场数值模拟研究

以300MW机组湿法烟气脱硫喷淋塔为研究对象,利用计算流体力学通用软件对其内部两相流场进行模拟。气相湍流由标准k 模型描述,喷淋液滴由拉格朗日颗粒轨道模型描述。预测了无喷淋和有喷淋2种条件下的气相湍流流场分布、沿塔高方向不同截面上的气速分布以及喷淋液滴的轨迹。模拟结果表明,引入喷淋液后,出口截面气速分布明显均匀化,其最大值由无喷淋时的12m/s降至6m/s。该最大值出现在靠近塔壁处,是由塔壁附近喷淋密度较低造成的,可通过改进周边喷嘴的布置方式及喷嘴型式进行优化。     

湿式烟气脱硫喷淋塔内部流场数值模拟研究

以300MW机组湿法烟气脱硫喷淋塔为研究对象，利用计算流体力学通用软件对其内部两相流场进行模拟。气相湍流由标准κ-ε模型描述，喷淋液滴由拉格朗日颗粒轨道模型描述。预测了无喷淋和有喷淋2种条件下的气相湍流流场分布、沿塔高方向不同截面上的气速分布以及喷淋液滴的轨迹。模拟结果表明，引入喷淋液后，出口截面气速分布明显均匀化，其最大值由无喷淋时的12m／s降至6m／s。该最大值出现在靠近塔壁处，是由塔壁附近喷淋密度较低造成的，可通过改进周边喷嘴的布置方式及喷嘴型式进行优化。     

伞罩型除尘脱硫塔内除雾器性能研究

除雾器是湿法烟气脱硫(WFGD)系统内重要的设备之一,其性能对WFGD系统运行的可靠性有重要影响.利用Fluent6.2软件对新型伞罩型除尘脱硫塔内的三维两相流场进行数值模拟,气相采用RNG湍流模型,液相采用离散相模型,选择SIMPLE算法进行计算,分析塔内的折板除雾器和旋流板除雾器的速度场、压力场和液滴的分布情况.结果表明,烟气经过折板除雾器,产生了明显的压降,且在拐角区域湍流耗散强烈,是实现气液分离的关键区域;烟气经过旋流板除雾器,速度和压强分布具有良好的对称性,液滴被气流旋转抛向壁面实现气液分离.模拟结果对新型的WFGD除雾器的设计和运行具有一定的理论指导意义.     

伞罩型湿式脱硫除尘塔入口结构优化模拟

利用商用CFD软件Fluent，采用k-ε湍流模型和SIMPLE算法，对新型伞罩型湿式脱硫除尘塔内的三维两相流场进行数值模拟，发现了塔内烟气入口处流场所存在的不均匀性。为将其流场调节均匀从而提高脱硫除尘效率，在数值模拟的基础上提出在入口处加装直导流板、阶梯导流板和弯曲导流板，并分析塔内y=0截面速度的分布，以及z＝0.21 m截面上的颗粒浓度、速度和压力等参数的分布。结果表明：通过加装阶梯导流板和弯曲导流板均可以将流场调节均匀，达到较理想状态，从而实现高效净化气体的目的。模拟结果对设备的优化设计和实际运行有一定的指导作用。     

烟气急冷塔塔内脱硫脱氯过程的数值模拟

以FLUENT为计算工具,通过数值模拟的方法,研究了烟气急冷塔内的浆滴干燥、脱硫脱氯过程。塔内烟气流场分布的数值模拟以标准k-ε方程为基础,石灰浆滴的运动轨迹跟踪采用拉格朗日离散相模型。建立烟气冷却净化模型研究塔内气液两相之间的相间作用,通过模拟,最终得到急冷塔流场、温度场以及相关组分场的分布情况。模拟结果表明,计算得到的脱酸效率与实际情况吻合。该模型可以为急冷塔的设计和运行提供参考。     

新型离心式脱硫塔气液两相流数值模拟

利用FLUENT软件和SIMPLE算法对新型旋流脱硫塔的气液两相流场进行了数值模拟。计算中气相采用了RSM湍流模型,颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型。分析结果表明,气相流场具有强旋流特性;喷射液滴的直径、喷淋量和烟气流速影响其在塔内的分布:喷射液滴粒径越大、喷射量越小、烟气流速越大,入口段降温越少;塔体上方截面平均浓度随液滴粒径的增加而降低,随液气比的增加而增加,随烟气流速的增加会先增加至最高值然后降低。喷淋液滴在其他运行参数不变时,平均粒径范围为0.5～1 mm,会对进口烟气起到较好的净化与降温的作用,并使塔体上方喷淋液滴在截面z=4.15 m处浓度分布均匀且覆盖率高;在保证液滴粒径较小时,通过降低烟气流速或增加喷淋量可提高液滴喷淋覆盖率,使得烟气与喷淋充分接触。计算得到的气相流场分布与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据。     

电除尘器进气烟箱参数对气流分布影响的仿真研究

电除尘器进气烟箱结构参数不仅对除尘器内部气流分布的均匀性产生重要影响,而且还会影响除尘效率和排放指标。针对电除尘器进气烟箱结构参数选取与气流分布均匀性问题,采用欧拉-拉格朗日多相流模型,对进气烟箱扩散角,气流分布板孔形、开孔率和导流板角度等参数,进行了三维流场模拟仿真计算,获得各参数对气流均匀性的影响关系规律。仿真结果表明:方形孔的气流分布板能获得较佳的气流分布均匀性;合理调节进气烟箱扩散角、开孔率和导流板角度可有效地改善电场内气流分布状况。研究结果可为电除尘器进气烟箱的设计与改进提供依据。     

循环流化床烟气脱硫塔入口结构改进的数值模拟

采用商用Fluent软件提供的k-ε湍流模型对循环流化床脱硫塔内部流场进行了数值模拟,重点考察入口结构对脱硫塔内气相速度分布均匀性的影响,并用速度不均匀度定量描述了流场的均匀性。结果表明,当前使用90°弯管进气结构的脱硫塔内部流场存在明显的不均匀性,主要是入口处气流90°转向造成的。为此采用组合弯管进气结构代替90°弯管进气结构,以改善脱硫塔内流场不均匀性。入口结构改为组合弯管进气结构后,脱硫塔内流场不均匀性得到很大改善,速度分布的不均匀度明显减小,因此组合弯管进气结构有利于烟气与脱硫剂的充分混合反应,提高脱硫效率。     

湿法烟气脱硫喷淋塔的持液特性

在喷淋塔内部增设湍流装置是提高脱硫效率的有效途径之一,因此以自行设计的湍流装置的冷态喷淋塔为对象,考察了气速、喷淋量、液气比(L/G)、湍流装置水平和垂直间距对其持液特性的影响。实验结果表明,当湍流装置结构形式一定时,液体在塔内的停留时间随气速的增大而增大,随喷淋量、L/G的增大而减小;湍流层的持液量随气速、喷淋量、L/G的增大而增大;当气速、L/G一定时,液体在塔内的停留时间和持液量均随湍流装置水平和垂直间距的增大而减小。当气速、喷淋量、L/G、湍流装置水平和垂直间距分别为3.6 m·s~(-1)、100m~3·h~(-1)、10 L·m~(-3)、X_1、Y_1时,液体的最大停留时间为24.58s;而当气速、喷淋量、L/G、湍流装置水平和垂直间距分别为m~3·h~(-1)、25 L·m~(-3)、X_1、Y_1时,湍流层的最大持液量为1.093 m~3。对实验数据进行多元线性回归分析,得出该湍流式喷淋塔持液量的经验公式,其拟合优度与显著性良好,对工业应用具有一定的参考价值。     

烟气脱硫卧式喷淋塔的数值模拟

卧式喷淋塔是北京科技大学环境中心研发的新型湿法烟气脱硫工艺,在一定程度上克服了立式喷淋塔的缺点,做到了高效率、低压损、低成本、易检修。但在工程实例中仍存在一些问题。为了研究不同喷淋布置方式对卧式喷淋塔的影响,构建了卧式喷淋塔的稳态三维的多相CFD模型三维,并使用Fluent软件进行模拟。连续相湍流模型采用了标准k-ε双方程模型,液滴离散相模型采用了Eulerian-Lagrangian模型。结果表明,喷淋布置方式的喷雾锥角为110°,安装高度控制在距顶面0.8 m,喷射方向与竖直方向成45°时,能显著减小压力损失、延长烟气停留时间、增强气液接触效率,最终提高脱硫效率,降低功率能耗。研究结果可为实验设计、工程应用提供指导。     

喷淋塔传质特性的实验与模型研究

从液滴受力分析入手,分析了喷淋塔内液滴的运动特性,采用类比定律推导了气相传质系数计算式,建立了喷淋塔脱氨传质模型,并进行了实验验证,分别在不同的喷淋密度和空塔气速的条件下,对传质系数、比表面积及容积吸收率沿塔高的分布进行了模拟.结果表明,沿着液滴的下落方向,比表面积逐渐减小,传质系数缓慢增大,二者在塔顶附近变化显著;传质速率受比表面积和传质推动力的影响较大,增大喷淋密度可显著增加比表面积,提高空塔气速可增大平均传质系数;喷淋塔下半段比表面积小,增大比表面积是强化传质的有效手段.     

袋式除尘器内部流场的数值模拟

袋式除尘器内部气流分布不均会加剧滤袋磨损,降低除尘效率。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对除尘器内部流场进行研究,分析了气流的轨迹及其在各气室中的速度分布。发现原设计中气流分布不均匀的现象比较明显,提出了在进气通道内添加气流均布板的改进措施。结果表明:改进后,除尘器箱体内部气流分布较均匀,各滤袋气流分配系数的波动幅度减小,各气室综合流量不均幅值降低。研究结果为袋式除尘器的结构优化设计提供了理论依据。     

湍流器对湿法脱硫塔内热态流场影响的数值模拟

为了达到燃煤电厂超低排放的要求,运用CFD技术对装有3种不同孔隙率与不同湍流单元直径的湍流器的脱硫塔内热态流场进行数值模拟,分析速度、温度和压力分布随孔隙率和湍流单元直径的变化规律,揭示湍流器的作用机理。气、液两相分别选用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日颗粒轨道模型,并结合SIMPLE算法进行数值模拟。模拟结果表明:安装湍流器可明显改善脱硫塔内烟气流场的均匀性,使横截面的速度标准方差减小到1.0以下,并有效延长浆液驻留时间,提高吸收区的气液接触概率及浆液利用率;在综合考虑流场分布、气液掺混程度与能量损失的情况下,安装孔隙率为50%、湍流单元直径为1.2 m的湍流器效果最佳。研究结果可为大型电厂脱硫塔中湍流器的优化及选用提供依据。     

滤筒除尘器不同进出口夹角对气流分布的影响

针对滤筒除尘器不同进出口夹角对除尘器内部流场的影响进行模拟研究。首先对除尘器进行适当简化和假设,建立起适合有限元计算的数值模型,通过流体力学分析软件Fluent对不同进出口夹角下的滤筒除尘器的气流分布进行模拟。根据模拟结果综合考虑,进出口夹角为180°时气流分布最均匀,除尘器内部流场最好。     

SCR脱硝反应器烟道内部流场的数值模拟与优化

为优化无锡某电厂选择性催化还原脱硝反应器烟道内部流场,研究导流板和整流器对流场的影响,基于FLUENT软件和SIMPLE算法,采用RNG k-ε湍流模型和离散相模型数值模拟导流装置安装前、安装后和优化后3种情况下的烟道内部气流流动和固体颗粒流动.研究表明,导流板可以改善烟道内气流分布,同时保证气流进入催化剂层前的速度小于6 m/s,速度不均匀系数小于15％;整流器对改善气流流动、避免涡流存在具有重要作用,且对压降影响较小;合理的导流板结构和布置可以有效减小压降,导流板优化后压降降低至109.9 Pa.     

双室电除尘器流量分配数值计算

采用计算流体动力学(CFD)方法对大型电除尘器双室流量分配和除尘器进口管道内气流流动进行了数值计算。根据数值计算结果确定管道导流板和隔流板的布置方案:隔流板长度150 mm,与水平方向夹角27°;导流板长150mm,与管壁等间隔平行布置3块导流板。利用数值计算指导模型实验设计,并验证数值计算结果。结果显示,数值计算、模型实验、现场实验所得电除尘器两室流量偏差分别为±1.8%、±1.7%和±2.1%,三者吻合较好,均满足《电除尘器气流分布模拟试验》性能考核要求。     

烟气脱硫喷淋塔内液滴停留时间

对于烟气脱硫喷淋塔中的雾化浆液液滴在塔内的运动以及停留时间进行了分析计算。给出了液滴下落速度随时间的变化 ;计算了单个液滴及浆液总体的停留时间。结果表明 ,对于粒径为dp=1 3～ 3 0mm的单个液滴 ,停留时间为t=3 0～ 1 3s ;雾化液滴尺寸分布对总体停留时间影响显著 ;合适的雾化液滴尺寸应为dp=0 7～ 1 5mm。     

湍球塔和喷淋塔的海水脱硫冷态实验对比

通过湍球塔和喷淋塔的海水脱硫冷态实验对比,研究海水脱硫过程中烟气和海水参数对湍球塔和喷淋塔脱硫的不同影响。实验结果表明,SO2分压力增大,脱硫效率和尾水pH值减小;海水碱度、pH值和液气比增大,脱硫效率和尾水pH值也随之增大;湍球塔的脱硫效率和尾水pH值与液气比改变方式无关,实验用湍球塔的合适液气比值为2.3 L/m3;湍球塔脱硫实验中,塔内气速为1.58 m/s,SO2分压力为20 Pa,水温为10.2℃,液气比为1.1~2.8 L/m3时,尾水pH值在2.4~2.8之间;增大液气比时,喷淋塔改变海水流量的脱硫效果要比改变气体流量的脱硫效果明显;塔内气速1 m/s以上时,一级喷淋塔的脱硫效率要比湍球塔小很多,有时只有湍球塔的1/2左右。     

电除尘器上下游烟道流场分析及优化设计

均匀的流量分配和均匀的入口截面速度分布是提高电除尘器除尘效率的重要因素。以300 MW燃煤电厂2室4场电除尘器为对象,利用数值模拟手段对电除尘器上下游烟道及电除尘本体内的流场分布情况进行仿真计算,获取了局部流场特性,识别了原有入口段结构的问题所在,并提出局部弧形烟道、烟道导流板和气流分布板的系统优化方案。经仿真结果对比,优化方案降低了局部阻力,明显改善了2室流量分配不均程度,流量偏差由±18.83%减小至±2.01%,且左右侧电除尘主体入口速度均方根值均小于0.25,满足了行业标准要求。