摘要:濕法煙氣脫硫(WFGD) 是當(dāng)前大型燃煤電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)技術(shù)。針對某2 × 600 MW 電廠脫硫塔，利用Fluent 軟件對不同尺寸脫硫塔入口尺寸下的脫硫塔塔內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬，并比較不同入口尺寸塔形的脫硫塔噴淋層漿液循環(huán)泵的軸功率，對比選取了用于設(shè)計的最優(yōu)方案。該項目的優(yōu)化設(shè)計充分說明了CFD 模擬結(jié)果能有效地指導(dǎo)濕法煙氣脫硫塔的設(shè)計與優(yōu)化。

關(guān)鍵詞:濕法煙氣脫硫,Fluent,優(yōu)化,設(shè)計

    0 引言

    濕法煙氣脫硫(WFGD) 是當(dāng)前大型燃煤電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)技術(shù)。吸收塔為WFGD 系統(tǒng)的核心設(shè)備?，F(xiàn)階段國內(nèi)吸收塔的設(shè)計方法是根據(jù)引進(jìn)技術(shù)的技術(shù)規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計方法呆板而且容易造成浪費(fèi)。因此需要對現(xiàn)有設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到降低脫硫塔投資和運(yùn)行費(fèi)用的目的。

    國內(nèi)外對煙氣脫硫塔進(jìn)行了許多實驗研究，如脫硫塔的阻力特性研究［1］、液滴運(yùn)動速度沿塔高變化和TCA( turbulent contact absorber) 塔內(nèi)溫度場分布研究［2］等，這些研究對指導(dǎo)工業(yè)應(yīng)用具有重要意義，但其實驗結(jié)果往往只能針對特定的設(shè)備或結(jié)構(gòu)，具有很大的局限性。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計算流體力學(xué)(CFD) 已成為研究流體流動的重要手段，采用該技術(shù)可以彌補(bǔ)和克服傳統(tǒng)設(shè)計方法的缺陷，減少物理試驗，縮短研發(fā)周期，節(jié)約研究經(jīng)費(fèi)，還可以獲取大量局部、瞬時數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)工程的設(shè)計和優(yōu)化［3-4］。目前國內(nèi)多脫硫塔所進(jìn)行的數(shù)值模擬還僅限實驗室規(guī)模的脫硫塔上;而國外學(xué)者的研究主要集中在脫硫機(jī)理或者漿液液滴的運(yùn)動方面［5-6］，很少針對某個工程項目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

    本文利用Fluent 軟件對某2 × 600 MW 電廠脫硫塔內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬，共計模擬了四種不同工況下的脫硫塔塔內(nèi)流場，比較了各工況條件下第一層噴淋層下1 m 處的流場分布，并根據(jù)計算結(jié)果選取了最優(yōu)脫硫塔塔形。

    1 物理模型

    用于脫硫工程的噴淋塔如圖1 所示。石灰石漿液由漿液循環(huán)泵送至塔內(nèi)布置在不同高度的噴淋層，再由噴嘴向下噴出分散的漿液滴;同時，煙氣由下向上流動，氣液充分接觸并相處摻混，從而對SO2 進(jìn)行洗滌脫除。噴淋塔具有阻力小，內(nèi)構(gòu)件少，不易結(jié)垢等優(yōu)點，因而被國內(nèi)大多數(shù)電廠選用。

    本工程脫硫塔入口煙氣量為3 598 494 m3 / h，采用AEE 公司技術(shù)規(guī)范設(shè)計的塔形見圖2。脫硫塔入口寬度13. 2 m，入口寬度為脫硫塔直徑的80% ，入口高度為5. 1 m，吸收塔總高度為34. 6 m。