烧结烟气氨法脱硫塔内流场模拟与优化研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringThedistributionandoptimizationofflowfieldinanammoniawetdesulfurizationtowerforsinteringfluegasbynumericalsimulationmethodMasterCandidate：ZhuPingMajor：ChemicalEngineeringandTechnologySupervisor：WangShi

2、-jieWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay,2015摘要烧结工序作为钢铁工业产生SO2的主要来源，控制烧结烟气中SO2的排放已经成为我国环境保护和实现钢铁冶金行业持续发展的必然选择。氨基湿法烟气脱硫是目前应用较广的烧结烟气脱硫技术，但存在比较严重的“氨逃逸”现象，特别是对单塔氨法脱硫工艺来说，更为严重。本文根据某钢铁企业大型烧结机烟气氨法脱硫塔运行情况，分析脱硫运行中存在问题，采用CFD技术对脱硫塔工艺运行参数及塔体几何结构变化对塔内气液流场的影响进行数值模拟研究，并通过与实际操

3、作数据的对比对模拟结果加以验证。脱硫塔工艺运行参数优化模拟结果表明：对于大型喷淋吸收塔宜选择高位喷淋；综合考虑塔内液膜覆盖效果、传热以及系统阻力情况宜选择喷淋角度为90°或120°；烟气入口流速的波动对塔内流场的影响较大；在不考虑液滴蒸发的稳态模拟系统下，烟气入口温度的变化对塔内气流分布均匀性与进出口压损基本没有影响，烟气入口温度越高，塔内温度降低的越快；提高液气比可以促进传热、提高脱硫效率，但会降低塔内流场的均匀性、增加阻力，在满足环境保护要求的3情况下，该脱硫系统液气比控制在5~7L/m较适宜。脱硫塔几何结构优化模拟结果表明：双入口吸收塔相对于单入口吸收塔具有更好的气流分布

4、以及传热效果，同时，切向双入口可以避免直向双入口时由于两股烟气对冲而造成烟气局部过于密集的现象；对于大型脱硫塔，入口角度的改变对塔内整个流场分布的均匀性及进出口压损的影响不大，但是烟气入口向下倾斜可以避免浆液池液位异常波动造成浆液进入入口烟道的情况，建议入口角度选择10°左右为宜；烟气入口区上方增设挡板可以有效隔挡喷淋浆液的进入以及有利于塔内流场均布，档板宽度宜取0.5m~1.0m，同时可以考虑设定一定倾角安置挡板；在入口段增设结构简单、操作简便、呈阶梯状分布的导流板结构可以改善塔内气流分布均匀性，促进传质传热；烟气出入口同侧且顶侧出口方式下的塔内流场相对合理。关键词：烧结烟气

5、；脱硫塔；数值模拟；运行参数IAbstractSinteringprocessisthemainsourceofSO2inironandsteelindustry,andcontrolingtheemissionofSO2fromsinteringfluegashasbecomeainevitablechoiceforChina'senvironmentalprotectionandthesustainabledevelopmentofironandsteelmetallurgyindustry.Ammoniawetfluegasdesulfurization(WFGD)tec

6、hnologyhasbeenwidelyusednow,butthephenomenonof"ammoniaescape"isveryserious,especiallyforthesingletower.Basedonoperationsofthelarge-scalesinteringfluegasammoniadesulfurizationtower,theproblemsofdesulfurizationwasanalyzed,andnumericalsimulationresearchesofgas-liquidtwo-phaseflowfieldfordiffere

7、ntoperationparametersandgeometricstructuresintowerwerecarriedoutindetailedbyCFD,andthesimulationresultswerecomparedwiththeactualoperationaldatatovalidatetheauthenticity.Thesimulationoptimizationresultsofdesulfurizationtoweroperationparametersshowed