多級噴動脫硫塔內(nèi)霧化與蒸發(fā)過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、半干法煙氣脫硫技術(shù)的共性特點是工藝過程中水的適量介入，對于典型工藝，其介入方式是將水或漿液霧化成一定粒徑的液滴，與煙氣進行傳熱傳質(zhì)過程，將SO2以穩(wěn)定硫酸鹽的形式固定下來。研究發(fā)現(xiàn)在半干法工藝中，液態(tài)水的存在是SO2吸收及脫除過程的關(guān)鍵控制步驟，而脫硫塔內(nèi)的蒸發(fā)過程是影響液態(tài)水存在的主要因素。因此，控制吸收塔內(nèi)蒸發(fā)過程對于SO2脫除及吸收塔高效穩(wěn)定運行具有重要意義。
　　本文以CFD軟件Fluent為計算平臺，對吸收塔內(nèi)噴霧干燥過

2、程進行了數(shù)值模擬研究，詳細分析了壓力旋流式霧化模型及相關(guān)子模型，研究了各因素對模型計算結(jié)果的影響，得到了所選霧化噴嘴的霧化特性、吸收塔內(nèi)溫濕度及液相分布特性以及介質(zhì)入口條件等因素對一級塔體內(nèi)液相蒸發(fā)過程的影響規(guī)律。
　　液滴碰撞模型和碰壁處理模式是準(zhǔn)確地模擬吸收塔內(nèi)液滴霧化及蒸發(fā)過程的關(guān)鍵，本文對其進行了詳細研究。發(fā)現(xiàn)計算網(wǎng)格尺寸、時間步長、顆粒流數(shù)量及初始液滴粒徑等因素均對液滴碰撞模型有明顯影響。Fluent中所提供的液滴碰壁模

3、式無法描述吸收塔內(nèi)液滴碰壁行為，本文以Wachters和C.Weiss等人的噴霧碰壁試驗結(jié)論為依據(jù)，采用無量綱We數(shù)衡量吸收塔內(nèi)液滴的碰壁行為。分析結(jié)果表明沿吸收塔高度方向，壁面處液滴的最大We數(shù)均小于臨界值，液滴碰壁后的行為將主要體現(xiàn)為粘壁現(xiàn)象。
　　壓力式噴嘴的霧化特性主要受霧化壓力、噴嘴直徑、液體黏度及表面張力影響。本文通過量綱分析法得到了噴嘴霧化平均索特直徑與上述因素間的無量綱關(guān)系，采用最小二乘法求得關(guān)系式中的各未知參數(shù)。