垃圾焚烧旋转喷雾干燥净化模型研究

2物理模型及边界条件

以某垃圾焚烧厂额定工况为研究条件，在Bar-racuda软件中建立3D脱酸塔物理模型(见图3)。

图3脱酸塔结构示意图

该脱酸塔高21m，截面直径为8.5m。锅炉满负荷运行时，垃圾焚烧处理量为330t/d，烟气量约为77881m3/h;锅炉出口烟气温度为194℃，脱酸塔出口压力为-300Pa，温度为155.5℃，工业水系统用量为110.6L/h，石灰浆供应量为2.3m3/h。表1给出了某电厂实际运行中烟气含量的工业分析。

表1烟气成分分析

基于上文涉及到的化学反应速率方程，编写脱硫和脱酸程序分别嵌入到CPFD软件中计算Hill等搭建的实验模型和该垃圾焚烧厂的脱酸塔模型。

模拟中两模型的网格数目分别约为2.7万和24万，与Fluent生成网格的区别在于CPFD生成的网格为笛卡尔网格，复杂模型最大网格数目控制在100万以内，可较精确地进行模拟。

计算时间步长设为10-3s，此步长需与化学反应速率相匹配，过小将导致计算效率下降，而过大则导致部分网格出现单步长内超温的错误。模拟在8核处理器上单机运行，计算50s的动态过程大约需要CPU运行60h。

3结果与分析

3.1理论模型验证

Hill等建立了喷雾干燥器两相流动中单个液滴的传质传热模型，并搭建如图4(a)所示内径为0.16m、高1.5m的喷雾干燥实验台，需要指出SO2在喷雾干燥吸收过程中的吸收效率取决于吸收过程与干燥过程的叠加，因吸收和反应只发生在水存在的情况下，吸收效率很大程度上取决于蒸发速率与吸收速率之比，且其模拟结果与实验值吻合较好。

为验证所建理论模型的正确性，首先模拟了Hill等搭建的实验装置，结果如图4(b)所示。

由图4(b)可知，模拟结果与实验值平均偏差为3%，标准偏差为1.6%，而王乃华运用双膜理论所得结果平均偏差为7.43%，标准偏差为5.6%，由此可见根据本文所建模型计算所得结果更接近实验值，保证了模型的准确性。

图4物理模型及SO2脱除率

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