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(duì)某2 × 600 MW 電廠脫硫塔，利用Fluent 軟件對(duì)不同尺寸脫硫塔入口尺寸下的脫硫塔塔內(nèi)流場(chǎng)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(duì)比選取了用于設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。該項(xiàng)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)充分說(shuō)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(jì)與優(yōu)化。

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

    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。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)吸收塔的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)引進(jìn)技術(shù)的技術(shù)規(guī)范來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法呆板而且容易造成浪費(fèi)。因此需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)外對(duì)煙氣脫硫塔進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)研究，如脫硫塔的阻力特性研究［1］、液滴運(yùn)動(dòng)速度沿塔高變化和TCA( turbulent contact absorber) 塔內(nèi)溫度場(chǎng)分布研究［2］等，這些研究對(duì)指導(dǎo)工業(yè)應(yīng)用具有重要意義，但其實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往只能針對(duì)特定的設(shè)備或結(jié)構(gòu)，具有很大的局限性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)(CFD) 已成為研究流體流動(dòng)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(jì)方法的缺陷，減少物理試驗(yàn)，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(shí)數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)工程的設(shè)計(jì)和優(yōu)化［3-4］。目前國(guó)內(nèi)多脫硫塔所進(jìn)行的數(shù)值模擬還僅限實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的脫硫塔上;而國(guó)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(dòng)方面［5-6］，很少針對(duì)某個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

    本文利用Fluent 軟件對(duì)某2 × 600 MW 電廠脫硫塔內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，共計(jì)模擬了四種不同工況下的脫硫塔塔內(nèi)流場(chǎng)，比較了各工況條件下第一層噴淋層下1 m 處的流場(chǎng)分布，并根據(jù)計(jì)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(shí)，煙氣由下向上流動(dòng)，氣液充分接觸并相處摻混，從而對(duì)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(diǎn)，因而被國(guó)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(jì)的塔形見(jiàn)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。