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摘要：近几年，全国大范围内持续出现的雾霾天气要求着更加稳定高效的除尘、脱硫、脱硝等环保设备，此时，CFD数值模拟技术越来越受到重视，成为了环保设备优化设计的主要乃至必要手段之一。那么，穹顶之下，CFD能做些什么呢?本文结合工程实际应用介绍了CFD模拟技术在大气污染物排放设备优化设计过程中所起到的作用。应用结果表明，CFD数值模拟技术对于提高设备运行效率、减少污染物排放具有重要的工程意义。

关键词：CFD数值模拟，静电除尘，电袋复合除尘，SNCR脱硝，SCR脱硝，湿法脱硫，流场优化设计

随着国民经济的稳步快速发展，我国的能源需求不断加大，燃煤锅炉(电站锅炉和工业锅炉)数量也相应地不断增加，使得大气污染物的排放呈现快速增长的趋势，由此引发了一系列环境问题，如酸雨、臭氧层破坏等，尤其是近几年全国大范围内持续出现的雾霾天气，严重影响了我国经济的发展和人民的生活健康。燃煤锅炉排放的大气污染物主要有粉尘颗粒、SO2、NOx等有害物质，其过量排放是造成我国大气污染严重的主要因素，为了有效控制粉尘颗粒、SO2、NOx等污染物的排放，除尘、脱硫、脱硝等环保设备的合理设计是关键，CFD数值模拟技术在近几年来作为环保设备优化设计的主要手段之一起到了重要的作用。计算流体力学(CFD，Computational Fluid Dynamics)是采用数值计算的方法对流体流动规律进行研究的学科，通过计算机数值计算求解流体流动方程和图形显示技术来实现对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统进行分析。由于除尘脱硫脱硝设备运行效率与流体流动传热等过程密切相关，因此采用CFD数值模拟技术对燃煤锅炉污染控制设备进行优化设计越来越受工程设计人员的重视。通过多年研究与经验积累，CFD数值技术在龙净环保产品优化设计已具有成熟的应用体系。在典型的燃煤电站锅炉烟气治理流程中，CFD数值模拟优化的应用范围主要如图1所示;在典型的工业炉窑烟气治理流程中，CFD数值模拟优化的应用范围主要如图2所示。

图1 CFD在燃煤电站烟气治理中的应用范围

图2 CFD在工业炉窑烟气治理中的应用范围

1.CFD技术在除尘设备中的优化设计应用

1.1 静电除尘器流场优化设计的CFD数值模拟

电除尘器利用高压静电作用实现烟气除尘，具有阻力小、除尘效率高、处理烟气量、工作稳定可靠等优点，是燃煤锅炉进行烟气除尘的最重要、最有效的环保设备之一。

大多数工业规模的ESP系统包含若干个相同的除尘室，并由进出口烟道系统连接。为了使各个室流量分配尽可能均匀(通常设计要求各个室的流量偏差控制在5%以内)，需要在烟道内设置导流板。图3是印度某7×660MW燃煤锅炉配套电除尘器及烟道内部导流板三维图，电除尘器流场数值模拟和物模试验如图4所示，流量分配对比结果如表1所示。结果表明：电除尘器流量偏差得到了有效的改善，数值模拟结果和物模试验结果吻合较好。

图3 电除尘器CFD模型

图4 电除尘器流场数值模拟和物模试验

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