多台活性焦脱硫塔烟气分布的数值模拟研究

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1、第33卷第4期华电技术V0l_33No．42011年4月HuadianTechnologyApr．2011多台活性焦脱硫塔烟气分布的数值模拟研究魏星，翟尚鹏，刘静，曾艳，张鹏(上海克硫环保科技股份有限公司南京分公司，江苏南京210028)摘要：采用数值模拟的方法研究多台活性焦脱硫塔集成净化烟气脱硫装置的烟气分布特性，发现和揭示了各台脱硫塔之间和各吸附单元之间烟气流量的不均匀性。为了提高装置脱硫效率和活性焦利用率，在所建立的数值平台上对大量设想的调节方案进行了尝试、比较和筛选。研究结果表明，通过改变进气支管的直径大小，可以将烟气分布调节均匀。关键词：活性焦；脱硫；烟气分布；数值模

2、拟中图分类号：X701．3文献标志码：A文章编号：1674—1951(2011)04—0059—04管在上，出气总管在下，进气支管和出气支管直径均0引言为2．4m，进气支管和出气支管上共设置8个阀门。活性焦净化烟气是一种利用活性焦的吸附、催脱硫塔平立面图如图2所示，4台脱硫塔(R101～化性能脱除烟气中的硫氧化物的干法脱硫技术。该R104)的主体结构尺寸完全一致，脱硫塔为错流移动技术具有脱硫效率高、无二次污染、可同时脱除多种床结构，每台脱硫塔包括2个吸附单元、2个进气室污染物和可回收硫资源等优点J。和1个出气室，脱硫塔的顶部有2个直径均为1．8m大型活性焦烟气脱硫装置通常采用多

3、台脱硫塔的进气口，底部有1个直径为2．4m的出气口。根据集成的方式，含硫烟气由总烟气进口进人脱硫装置，烟道布置，脱硫塔R101和R102的进、出气口位置相经过进气总管将烟气分到各个进气支管，再由脱硫同，脱硫塔R103和R104的进、出气口位置相同，脱硫塔的进气口进入进气室，烟气经过迎气面后在吸附塔R101和R102的进、出气支管相对较短。单元内与活性焦发生脱硫反应，烟气中的SO，附着在活性焦表面发生吸附脱除反应，脱硫后的烟气从出气面进入出气室，再由脱硫塔出气口进入各个出气支管并在出气总管内汇合，最后被净化后的烟气由总烟气出口离开脱硫装置，进人烟囱排放。工程上是按照脱硫塔内所有活

4、性焦均同样参与脱硫反应来设计的，理想状态下各脱硫塔之间和各吸附单元之间的烟气流量均匀一致，可以充分发挥脱硫塔内所有活性焦的作用，实现脱硫效率最大化并降低装置运行费用。针对多台活性焦脱硫塔集成净化烟气的脱硫装置，本文采用数值模拟的方法，对某工程初步设计的脱硫装置烟气分布进行了模拟研究，发现了存在的问题并进行了调整，提出了可行的优图1脱硫装置进、出气烟道平面图进气支管进气支管化方案。)<1数值模拟平台的建立∈⋯(_⋯：：R102：：R1011．1物理模型<÷>：(：RlOl某工程初步设计的多台活性焦脱硫塔集成净化<<烟气脱硫装置进、出气烟道平面图如图1所示。脱硫装置包括4台脱硫塔R

5、101一R104，进气总管和出⋯R104iRl0}气总管直径均为5m，位于脱硫装置同一侧，进气总—出气支管出气支管<．)A-AB—B收稿日期：2010—12—17图2脱硫塔平立面图·60·华电技术第33卷1．2数学模型阻力系数=0．24。设计烟气量为90万m／h，烟气数值模拟研究最大的优势是可以根据脱硫装置温度为150oC，烟气成分按照设计条件进行计算。实际结构尺寸进行1：1模拟计算，结构调整方便易1．3计算结果评定方法行，投入成本低廉，数据采集方便，无需专业测试仪评定数值模拟计算结果的方法主要有2个。一器，可以同步得到多样化的计算结果，可进行实时的个是定性分析法，截取与烟气分

6、布相关的3个典型数据比对且计算结果重复性好，不受外界条件干扰。面：进气烟道平面、进气阀门平面、脱硫塔R101～本文采用的是目前应用最广泛的计算流体动力R104的进气口平面，根据模拟计算得到的流场云图学CFD(ComputationalFluidDynamics)软件Fluent。对烟气分布情况进行分析；另一个是定量分析方法，通常是在确定脱硫装置的物理模型后，采用前处理根据模拟计算结果可以得到装置阻力损失以及4台器Gambit进行三维建模，并将装置整体分割成为若脱硫塔和8个吸附单元的烟气流量分布等数据，据干个形状简单的小单位，进行网格划分。为了增加此对烟道尺寸进行调整。脱硫塔R1

7、01的进气阀门计算结果的精确性，以得到尽量详细的脱硫装置内平面表示为RIO1—0，脱硫塔RIO1远离进气总管的部烟气流动情况，需要使单个网格尺寸足够小，但又进气口平面表示为R101—1，靠近进气总管的进气不能超过计算机的处理能力。本文进行模拟计口平面表示为RIO1—2，因此，R101—0的烟气流量算的总网格数约250万个。即为脱硫塔R101的烟气流量，R101—1和R101—2烟气在烟道内的流动，采用标准k一模型模拟的烟气流量分别对应脱硫塔R101的2个吸附单元计算J。烟气穿过活性焦层的流动