基于CFD的WFGD煙氣脫硫技術(shù)效率分析

于海東

文章編號(hào)：2095-6835（2016）17-0155-01

摘 要：采用CFD數(shù)值計(jì)算方法，在噴淋塔不同煙氣進(jìn)氣速度的條件下，對(duì)WFGD系統(tǒng)的脫硫效率進(jìn)行了分析。研究表明，煙氣入口速度為4～5 m/s時(shí)，WFGD系統(tǒng)的流場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布比較有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，脫硫反應(yīng)效率較高、功耗比較低，達(dá)到了較理想電廠煙氣脫硫的節(jié)能環(huán)保效果。

關(guān)鍵詞：CFD；WFGD；效率分析；反應(yīng)器

中圖分類(lèi)號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.155

目前，燃煤SO2污染控制技術(shù)可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫三大類(lèi)。其中，濕法煙氣脫硫技術(shù)（WFGD）是燃燒后脫硫的技術(shù)，具有吸收劑資源豐富、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界上技術(shù)最成熟、實(shí)用業(yè)績(jī)最多、運(yùn)行最穩(wěn)定的脫硫工藝。但該技術(shù)在電廠實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的脫硫效率受到了很多因素的影響。本文采用CFD數(shù)值計(jì)算方法，在噴淋塔不同煙氣進(jìn)氣速度的條件下對(duì)WFGD系統(tǒng)的脫硫效率進(jìn)行了分析。

1 WFGD系統(tǒng)速度分布分析

本文選取WFGD脫硫系統(tǒng)煙氣入口到反應(yīng)器出口煙道之間的區(qū)域?yàn)橛?jì)算區(qū)域。WFGD脫硫反應(yīng)器入口煙道的截面為8 m×10 m的長(zhǎng)方形截面，入口煙道與垂直方向?yàn)?0°角；煙氣出口尺寸為5 m×8 m，總高度為31 m。為了研究不同速度對(duì)噴淋效率的影響，固定了其他影響因素，在取漿液噴射速度為5 m/s、噴淋高度為18 m、噴淋量為10 kg/s、噴淋粒子直徑為1 mm、煙氣進(jìn)氣角度為60°的情況下，研究了煙氣的進(jìn)氣速度分別為3 m/s、4.5 m/s、6 m/s時(shí)的脫硫效率。

通過(guò)觀察分析不同進(jìn)氣速度的流線圖可知，隨著速度的增大，渦旋的大小和產(chǎn)生渦旋的位置都在有規(guī)律地變化。當(dāng)速度為3 m/s和4 m/s時(shí)，在塔底的左端形成了小渦旋，并逐漸縮小，速度為5 m/s時(shí)，渦旋消失，但當(dāng)速度達(dá)到6 m/s時(shí)，又在上側(cè)形成了渦旋。由此可見(jiàn)，隨著速度的增加，渦旋先逐漸消失，后逐漸上移。采用同樣的分析步驟后發(fā)現(xiàn)，在塔底部的渦旋在逐漸縮小，但隨著速度的增大，在煙氣進(jìn)口與塔壁交接處形成了一個(gè)小渦旋，且其強(qiáng)度在逐漸增大。這可能是因進(jìn)口角度小、速度方向變化大而引起的。在煙氣出口處形成了渦旋，其原因可能與進(jìn)口處形成渦旋的原因一致。

2 WFGD系統(tǒng)壓力分布分析

不同煙氣進(jìn)口速度時(shí)WFGD系統(tǒng)的壓力云圖如圖2所示。

由壓力分布云圖可知，隨著速度的增加，在噴淋裝置上部的壓力逐漸增大，但均勻度基本一致。塔底部的高壓點(diǎn)的位置所有變化，強(qiáng)度都有所增加，且可以觀察到4 m/s時(shí)的壓力分布比3 m/s時(shí)的均勻，5 m/s時(shí)的壓力分布比較紊亂，且在左下角形成了一個(gè)高壓區(qū)。當(dāng)速度為6m/s時(shí)，雖然壓力較大，但均勻度較高，只在塔底形成了一個(gè)很小的高壓區(qū)，未影響漿液與煙氣之間的反應(yīng)。分析其產(chǎn)生的原因，可能是隨著進(jìn)口速度的增加，需要的壓力越來(lái)越大，煙氣與漿液之間對(duì)流的速度也越來(lái)越快，導(dǎo)致漿液對(duì)煙氣的拖拽力在不斷增大，造成流場(chǎng)分布不均勻。

進(jìn)口煙氣流速是噴淋脫硫技術(shù)系統(tǒng)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)之一。經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，得出了不同的流速獲得脫硫效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨著速度的增加，脫硫效率先上升，后下降，在4～4.5 m/s之間達(dá)到最高點(diǎn)。一旦速度越過(guò)5 m/s，脫硫效率急劇下降。

3 結(jié)論

通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算分析，研究了WFGD系統(tǒng)的不同進(jìn)氣速度對(duì)脫硫效果的影響以及進(jìn)氣速度分別為3 m/s、4.5 m/s、6 m/s時(shí)的脫硫效率。經(jīng)過(guò)分析，煙氣入口速度為4～5 m/s時(shí)，WFGD系統(tǒng)的流場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布比較有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，脫硫反應(yīng)效率較高、功耗比較低、效果比較理想，可作為工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕