湿法脱硫喷淋塔CFD数值分析

北极星环保网讯:喷淋塔是湿法烟气脱硫工程中的常用设备，具有阻力小，内构件少，不易结垢等优点。因此，喷淋塔已成为大型火电厂湿式石灰石烟气脱硫工艺中的主导塔型。实际运行表明影响湿法烟气脱硫效率的关键因素是塔内复杂的流场，对于喷淋塔这一反应器，仅靠试验难以揭示塔内的流动情况，因此数值模拟在认识喷淋塔烟气流动规律与设计方面起着重要的作用。

喷淋塔内的气液分布严重影响系统效率，影响脱硫塔内气液分布的因素主要有烟进口方式和与面倾角、喷淋装置的布和嘴特性（射度半径等）。喷淋塔内脱硫过程中烟气与浆液的吸收过程是一个典型的气液两相流动过程。Euler-Euler方法和Euler-Lagrange方法是现有的两相流两大经典理论。

Euler-Lagrange方法中的颗粒轨道模型（DPM）是著名的颗粒流体两相模型之一，它用是著名的颗粒流体两相模型之一，它用Euler方程描述气体湍流的连续相，用Lagrange方程进行粒子跟踪来描述颗离散相，该模型方程进行粒子跟踪来描述颗离散相，该模型优于其它两相流模型的地方是：它是在拉格朗日坐标系中模拟颗粒之间碰撞过程的，通过将离散相分成颗粒，将描述运动的方程分成颗粒间相互碰撞的作用力方程和流体对每一个颗粒的作用力方程两部分进行模拟的。

运用颗粒轨道模型时，只需对做比较少的假设，单个离散相颗粒也根据其物理特性直接定，因此方程均是形式较简单的常微分方程，在模拟复杂经历(如颗粒凝并、破碎如颗粒凝并、破碎)的颗粒相蒸发、挥的颗粒相蒸发、挥发、燃烧等异相反应情况时可以方便简单进行，且避免了离散相的数值扩散，但该模型的方程数与离散相颗粒是一一对应，因此变得极多，计算量得十分庞大，计算过程复杂。现在，因为颗粒轨道模型已经被Fluent收纳其中，所以该模型的应用就变得更广泛了。

FLUENT进行计算的基本假设：

1.通常送入喷淋塔内的烟气都是已经过除尘器处理，因此视为烟气不含尘的洁净烟气；同时，假设烟气是不可压缩的牛顿流体；

2.烟气的流动为三维、定常流动，且湍流是各向同性的；

3.假设浆液滴为球形；

4.吸收塔壁面为绝热；

5.气与吸收液的反应过程几乎在浆池以上区域就已完成，因此将面设定为静止状态，且不将浆液池纳入计算范围；

6.将喷淋塔模拟区域设定为浆液池液面以上至除雾器下端，并设定浆液

为反射面、除雾器出口为等压面；同时，忽略掉塔内喷嘴、喷淋层的几何尺寸等组件对气液两相流场的影响。

计算相关步骤

1.计算模型

设置DPM模型。

设置喷嘴Injection的参数和数量，以设计图纸上的三维直角坐标值确定喷嘴位置，以喷嘴液滴出口速度、喷淋夹角和液滴尺寸分布等一系列特性参数来表征喷嘴的特性。

离散相液滴粒径分布用Rosin-Rammler模型。

2.边界条件

设置质量流量入口和压力出口的流量值、压力值和温度。边界条件的设置与一般仿真没有区别。

3.求解策略

先不考虑离散项计算，只进行瞬态流场计算，收敛后再加入离散型模型计算得到最终结果。

4.后处理

查看喷淋塔内温度的分布

算例示意

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