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旋流板结构对喷淋塔内气体流场的影响

        在工业生产中会排出各种含硫含氮废气,为了对这些废气进行有效净化,就需要用相应的废气处理设备来处理。脱硫喷淋塔应用的湿法脱硫是一种较为成熟的脱硫技术,它在脱硫工艺中被广泛采用。脱硫喷淋塔对含硫废气的净化效果与其内部气体流场有很大关系。而喷淋塔内部的旋流板转动方向、内外叶片数目、内外叶片的角度等都对喷淋塔内气体流场、进出口压力差、温度分布状况有很大影响。
        那么如何确定旋流板这几个参数数值?晶目达环保在这里要说几个因素:
       1、通过以计算流体动力学(CFD)为基础的数值方法的引入,得出优化塔内气液流动可以提高吸收效率。
       2、分析喷淋塔内循环浆液的扩散原理,以及不同工况下浆液和烟气中SO2的反应过程,再由模拟计算得出不同喷嘴类型和喷嘴布置方式对脱硫喷淋塔内的流场分布影响很大。
       3、循环浆液液滴的粒径对SO2的吸收有较大影响。
       4、出入口烟气流动状态对塔内流场分布也有影响。
       根据以上因素,选用实验用喷淋塔,参数见表1。通过Fluent软件对旋流板内外层叶片数量进行实验。分别用12、18、24三种数值工况进行三维热态流场数值的模拟分析,以此确定最佳叶片数量从而达到提升喷淋塔工作效率以及节约能源的目的。
喷淋塔参数
       通过分析,暂选定旋流板叶片数量为24片,叶片与水平面夹角为25度进行实验。模拟过程中先改变旋流板的布置层数,然后改变旋流板结构。分别分析各种情况对喷淋塔内流场的影响。实验过程中,喷嘴出口下方约0.7m处喷淋塔呈直径1.4m的圆形区域,所有喷嘴下方0.7m位置处完全覆盖喷淋塔水平截面,覆盖率为141.5%。由于进气烟道足够长,故认为烟气在进口截面均匀分布且速度相同,方向与烟气轴线平行。烟气先由静电除尘装置处理然后再进入喷淋塔,其中固体颗粒物的影响忽略不计。塔体内壁、弯头壁面以及旋流板等结构均为绝热壁面,不考虑上述区域附近的速度滑移和质量渗透。不考虑喷淋塔内管道、支持构件、除雾装置等对塔内流体流动状况的影响。
喷淋塔喷嘴
        晶目达环保在本次实验中采用了对比分析法,每次实验改变叶片数量分别为12、18、24进行数值模拟计算。我们建立数学模型、DPM模型,用SIMPLE算法进行统计分析。利用连续项模型、质量守恒定律、动量方程、能量方程进行推导计算。实验得出,当叶片数量为18时,烟气在三种水平截面上的速度平均值相差较小(见表2),在截面7.5m处出现较小速度波动。其他两种数量的变化都较大。烟气速度标准差见表3。
烟气速度值
 
       由计算结果得出:
       1、在喷淋塔内两层旋流板布置的情况下,叶片数目不同时塔内烟气流场分布状况基本相同。在主要区域,当叶片为18和24时,塔内气体分布相差不大。
       2、当叶片数量为18时,中心截面的烟气流动状况最稳定,速度平均值、速度标准差最小,流动特性最好。并且在主要吸收区域处于有利于反应温度的区域最大。气体压降差较小(见表4)。
喷淋塔压差
     故结合以上数据和结果可以明显看出来,当叶片数量为18个时候,喷淋塔能工作在最高效率状态,设备整体也更加节能。

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