基于CFD数值模拟的脱硫吸收塔喷淋系统布置优化分析-北极星大气网

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摘要：本文通过对单体NTG高效喷嘴进行CFD数值模拟，得出流体在喷嘴腔体内的分布形态，为喷嘴的优化设计提供技术依据。此外，提出基于CFD数值模拟的脱硫吸收塔喷淋系统布置优化分析，在准确建立网格后，通过数值计算来分析塔内流场、浓度场、压力场，优化喷淋层布置，为设计、施工和运行优化提供技术指导。

1、引言

近年来我国雾霾现象严重，针对火电项目环保设备要求日趋严格。新建火电项目烟气烟尘、SO2、NOX等要达到燃机标准，即要求排放限值（6%O2）：烟尘：10mg/m3、SO2：35mg/m3、NOx：50mg/m3，这就要求新建火力发电厂环保设备具有更高的烟尘、SO2、NOX等主动脱除及环保设备间的协同处理能力。此外，目前全国300MW以上机组92%采用的石灰石/石膏湿法脱硫，绝大部分脱硫装置都需要进行增容提效的改造。因此，单塔/双塔-双循环；单塔单循环强化传质/提高液气比等各种新型流程工艺相继被推出，同时也催生了脱硫塔内喷嘴、除雾器、合金等工艺装备的升级改造。而脱硫吸收塔内喷淋系统的设计及配套喷嘴的选型布置是决定最终烟气排放指标的最核心因素之一。

作为研究流体流动的新方法，基于CFD（ComputationalFluidDynamics）数值模拟的工程设计在工业领域得到了越来越广泛的应用，CFD是计算机技术的一种数值计算工具，用于求解流体的流动和传热问题。CFD数值模拟相对于实验研究，具有成本低、速度快、资料完备、可以模拟真实及理想条件等优点[1]。

脱硫吸收塔喷淋层喷嘴布置需要考虑喷嘴的形式、流量/压力、喷射角度、雾化粒径以及覆盖率等参数，由于CFD可以准确的给出流体流动的细节，采用CFD对喷嘴进行数值模拟，从对流场的定量分析中发现产品设计中存在的问题，并结合脱硫工艺，优化喷淋层设计布置方案，进而达到改变传统产品设计过程及提高脱硫效率的目的。

2、喷嘴的CFD数值模拟

本文针对国内某脱硫吸收塔项目配套喷嘴，就单向双头空心锥高效喷嘴，在实验数据的基础上进行CFD数值分析，为喷嘴产品结构设计提供技术支持和改进意见，并结合脱硫工艺，使吸收塔内烟气流向可视化，设计和评估喷嘴布置方案以提高吸收塔综合脱硫效率。

2.1喷嘴设计参数

表1喷嘴设计参数

2.2单体喷嘴的CFD数值分析

由于喷嘴的内部流道结构不同，所以其内部流态和压力分布都不尽相同，本次分析以北京华德提供的美国NTG高效喷嘴为例，根据喷嘴样品检验测试结果和相关数据，建立几何模型，进行网格划分和数值模拟。

原标题：基于CFD数值模拟的脱硫吸收塔喷淋系统布置优化分析

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