單塔雙循環(huán)濕法煙氣脫硫傳質(zhì)過程模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著我國火電廠燃煤污染物排放標準的日益提高，部分重點地區(qū)將SO2排放值限制到50 mg/Nm3，致使目前傳統(tǒng)的鈣基濕法脫硫工藝普遍顯得脫硫乏力。將脫硫塔進行雙循環(huán)改造同其它增效方法相比有明顯的優(yōu)勢。但雙循環(huán)吸收塔增加了集液裝置等內(nèi)構(gòu)件，怎樣確定集液裝置幾何尺寸，才能獲得較佳的氣液接觸效果和較小的系統(tǒng)阻力損失，尚缺乏理論依據(jù)。本文采用Euler-Lagrange方法建立了雙循環(huán)濕法煙氣脫硫塔內(nèi)氣液兩相流體動力學模型，并基于雙膜理論建立了S

2、O2傳質(zhì)模型。采用fluent軟件，通過相應(yīng)的用戶自定義函數(shù)模塊將SO2吸收程序嵌入其中，對中試和全尺度雙循環(huán)濕法煙氣脫硫塔進行了模擬計算。
　　通過對中試試驗模擬研究發(fā)現(xiàn):(1)在上、下循環(huán)回路中，橫截面上的SO2體積分數(shù)分別沿塔高方向趨于均勻，入口和集液裝置處存在局部SO2體積分數(shù)偏差。(2)脫硫效率隨液氣比增加而提高，隨截面速度的增大而降低，當液氣比L/G高于14時，雙循環(huán)塔能取得98％以上的脫硫效率。(3)塔內(nèi)傳質(zhì)過程總體

3、上受液膜控制。上循環(huán)噴淋漿液的液膜側(cè)傳質(zhì)系數(shù)高于下循環(huán)，上、下循環(huán)的氣液膜阻力比分別為0.65、0.35，而氣膜側(cè)的傳質(zhì)系數(shù)在兩循環(huán)回路中基本一致，說明上循環(huán)高pH漿液有利于深度脫除SO2。模擬值同試驗結(jié)果相對誤差在5％以內(nèi)，表明該數(shù)學模型可以用于指導脫硫塔工程設(shè)計。
　　通過對雙循環(huán)塔集液裝置的多目標響應(yīng)優(yōu)化研究發(fā)現(xiàn):(1)無量綱間距h/D和無量綱擋液環(huán)l/D對系統(tǒng)阻力損失貢獻顯著，而傾角a影響程度不大;傾角a和無量綱間距h/D

4、對均布系數(shù)貢獻較大，而無量綱擋液環(huán)l/D影響程度較弱;傾角a、無量綱間距h/D和無量綱擋液環(huán)l/D均對平均速度均有明顯影響;(2)多目標響應(yīng)優(yōu)化得到最佳設(shè)計參數(shù)為a≤15°，h/D≈0.11，l/D≈0.10，回歸方程P、C、V預測誤差小于10％，能夠較好的預測集液裝置系統(tǒng)的性能。
　　對1000MW濕法煙氣脫硫塔及三種雙循環(huán)塔的模擬研究發(fā)現(xiàn):(1)煙氣穿過入口雨幕時需要克服較大的阻力，煙氣的貫穿能力漸漸變?nèi)酰谌肟趯γ嫘纬射鰷u和

5、稀薄煙氣區(qū)域，減少了脫硫塔有效脫硫空間。(2)雙循環(huán)塔下循環(huán)的噴淋密度較小，提高了煙氣的雨幕貫穿深度和塔內(nèi)煙氣充滿程度;對比三種類型的雙循環(huán)塔，槽柵集液裝置有利于上循環(huán)煙氣流場的分布。(3)雙循環(huán)塔相比單塔多出一層噴淋和集液裝置，阻力損失增加約400 Pa，三種類型的雙循環(huán)塔阻力損失相近。(4)下循環(huán)漿液有預冷煙溫的作用，有利于SO2的脫除;雙循環(huán)塔比單循環(huán)塔的SO2濃度分布更均勻，入口側(cè)SO2逃逸及煙氣短路流現(xiàn)象減弱。(5)雙循環(huán)塔中