2 數(shù)學(xué)模型

    2. 1 模型基本假設(shè)

    1) 脫硫塔內(nèi)煙氣流動為三維、定常、不可壓縮流動，湍流是各向同性的。

    2)由于煙氣是在通過靜電除塵器后進入脫硫塔，因此煙氣可以看作不含顆粒相的氣體。

    3) 假定整個脫硫塔壁均勻絕熱。

    2. 2 控制方程

    由于本研究的流場屬三維定常流動，采用湍流時均流的控制方程。其標(biāo)準(zhǔn)的控制方程為:

    連續(xù)性方程:

    式中:珔ui 為流體的平均流速;珋p 為平均壓力;μ 代表分子黏性系數(shù);cs 為組分s 的平均濃度;ρ 珔ui ′珔uj ′代表由湍流脈動引起的雷諾應(yīng)力張量;h 為總焓;λ 為有效熱傳導(dǎo)系數(shù);Sm、Fi、qr 分別代表連續(xù)方程、動量方程和能量方程的源項。

    湍流模型:

    由于脫硫塔內(nèi)存在回流，且計算區(qū)域較大，因而本文選取了有一定計算精度且計算量較小的κ-ε 雙方程湍流模型，其表達(dá)式為［7］:

    式中:μt = ρCμ k2 ε ;Gk、Gb、C3ε 分別代表平均速度梯度引起的湍動能生成項、浮升力引起的湍動能生成項及浮升力對湍流ε 的影響系數(shù);σk ，σε 分別代表k，ε 的湍流Prandtl 數(shù); C1ε = 1. 44，C2ε = 1. 92，Cμ = 0. 09， σk = 1. 0，σε = 1. 3。 2. 3 邊界條件與數(shù)值方法本文使用基于有限體積法和SIMPLE 算法［8］的 Fluent 軟件，對脫硫塔在不同入口尺寸情況下的氣相流場進行了數(shù)值模擬。其邊界條件為:入口選用速度入口邊界條件，出口選用壓力出口邊界條件。

    3 計算結(jié)果與討論

    本文共計模擬了四種工況，分別是入口寬度為吸收塔直徑的80% ( 工況1) ，85% ( 工況2) ，90% ( 工況 3) ，100% ( 工況4)。其中工況1 對應(yīng)下的塔形為根據(jù)AEE 公司技術(shù)規(guī)范設(shè)計塔形。各工況下的脫硫塔入口尺寸見表1。

    取脫硫塔第一層噴淋層下1 m 處的流場情況進行對比分析，流場情況見圖3 ～ 圖6。從圖中可看出，隨著入口寬度加大，脫硫塔中心區(qū)域的高速區(qū)域越來越集中，最大速度越來越大;但是速度低于0 m / s 的區(qū)域面積減少，意味著入口處90°拐角產(chǎn)生的回流區(qū)域面積減少。脫硫塔是利用下落的堿性漿液洗滌煙氣中的酸性氣體，如果煙氣流過于集中，將會導(dǎo)致脫硫率降低;然而回流區(qū)域面積減小，將會導(dǎo)致脫硫率上升。由以上分析可知，工況2 的流場情況最優(yōu)。