湿法烟气脱硫塔的优化数值模拟研究

2数学模型

湿法脱硫浆液选用水分液滴做为离散相，液滴颗粒采用离散相模型（PDM）进行模拟。

根据湿法脱硫塔的实际运行环境，在满足工程要求条件下，为了便于模拟计算，对该装置做如下假设和简化：（1）导流板厚度对于流场影响较小，忽略导流板厚度；（2）忽略结构件（内撑杆、支撑梁等）对流场的影响。

物理问题简化：（1）将热烟气视为不可压缩理想气体；（2）实际系统漏风较小，因此不考虑系统的漏风；（3）流动是定常流动；（4）除雾器视为多孔介质；（5）孔板托盘视为多孔跳跃介质；（6）忽略过程化学反应；

2.1气相湍流模型

湿法脱硫喷淋塔内烟气流场的控制方程式可表示为：

根据湿法脱硫喷淋塔内烟气流动时湍流的情况，采用标准k-ε湍流模型来模拟系统内烟气的湍流运动。

2.2多孔介质模型

湿法脱硫塔内除雾器结构复杂，若建立实体模型，需要划分大量网格，给模拟计算带来巨大困难，为了考虑该部分阻力损失，研究将除雾器区域处理为多孔介质进行模拟。其压降损失模拟公式如下：

2.3颗粒相流动模型

湿法脱硫浆液液滴颗粒流动的控制方程式可表示为：

3模拟结果与讨论

3.1脱硫塔入口烟道的优化

烟气脱硫塔入口烟道流场分布情况对脱硫塔效率产生一定影响。本项目原引风机出口弯头处布置了一组弧形导流板（图4（a）），经过数值模拟后发现改组导流板效果不理想，因而需要进行流场优化。优化后，在相同位置处布置了一组倾斜导流板，气流分布情况明显改善（图4（b））。

为了定量评价速度分布的均匀性，用速度的标准偏差定义了气流均布系数的概念。所谓标准偏差，就指某截面上面的速度偏离标准平均值的百分量，其计算方法如下：

经计算，原导流方案Cv值为13.78%。优化后，流场分布均匀性明显提高，截面平均速度为15.84m/s，Cv值为5.2%。

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