活性焦脱硫吸附塔气相流场分析

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1、第31卷第l2期华电技术V01．31No．122009年12月HuadianTechnologyDec．2009活性焦脱硫吸附塔气相流场分析唐夕山，刘静，石坤(1．上海克硫环保科技股份有限公司，上海201203；2．贵州化兴建设监理有限公司，贵州贵阳550002)摘要：采用数值计算方法研究活性焦脱硫装置中的矩形错流移动床吸附塔内部流场，结果表明，吸附塔人口结构对进气室内气流分布影响很大。活性焦层对烟气流场均布有一定作用，床层主反应核心区烟气呈一维流动且流场分布相对均匀，床层顶部料封段及底部料斗料封区烟气呈二维流动，顶部加料口

2、空腔内有烟气流动。吸附塔入口增设导流装置，可达到优化烟气流场的目的。关键词：活性焦；烟气脱硫；矩形错流移动床；烟气流场；数值模拟中图分类号：x701．3文献标志码：A文章编号：1674—1951(2009)12—0004—04活性焦烟气脱硫技术采用多孔介质活性焦，通2．1数值模拟对象过吸附作用将烟气中的SO，脱除，吸附饱和的活性为了真实反映实际装置内部流场分布，数值模焦，通过加热再生实现硫回收。该脱硫技术具有工拟计算对象为活性焦脱硫吸附塔及其进、出口烟道，艺简单、脱硫效率高、节水、无二次污染以及可资源并且考虑吸附塔顶部料封、

3、进料口锥形堆料及底部回收等优点，被认为是最具应用前景的先进脱硫工料斗。建模及模型网格划分如图1所示。艺。在国内，随着环保要求的提高及循环经济理念的增强，该技术得到了一定程度的推广应用，具有较好的市场应用前景。1活性焦脱硫吸附塔活性焦吸附塔有多种形式，按照物料及气流流动方向可分为逆流式、并流式及错流式。其中，错流式移动床具有气一固接触面大、处理气量大、压降小及吸附反应速率快等优点，在工业化脱硫装置中被广泛应用。本文研究的活性焦脱硫装置采用了矩形错流式移动床吸附塔。图1建模及模型网格划分此次计算过程采用标准k一模型来描述湍流2错

4、流式移动床吸附塔流场的数值模拟流动，反应层内部活性焦颗粒不规则分布，采用多孔烟气进入反应层之前，需经过多次折向进入进介质模型来描述活性焦料层。气室，这样势必存在烟气分布不均的问题，而合理的2．2吸附塔数值模拟结果分析烟气流场分布是获得较好脱硫效果的有力保证。目(1)进气室流场分布。受入口烟道进气方式的前，气一固两相流动、烟气气流分布已经成为大型活限制，烟气经2次折向后进入吸附塔进气室。由图性焦脱硫塔设计过程中的关键技术，因此，研究吸附2可以看出，进气室中心面烟气流速分布不均匀；由塔内烟气流动及流场分布至关重要。数值模拟研究速

5、度矢量图(如图3所示)可知，受进气方式的影方法融合了理论分析和科学试验的特点，已成为人响，进气室中心区域形成了较强的漩涡流动。上述类认识世界最重要的手段，正广泛应用于科学研究、现象势必会对下游活性焦层内的烟气流动及流速分工程及生产领域。采用数值模拟计算方法，结果可布产生不利的影响。靠，不仅能极大地降低研究成本，而且能够提高工作(2)活性焦层内流场分析J。活性焦层主体区效率域呈现一维流动，烟气以平推流流型穿过活性焦反应层。受顶部料封段及底部料斗料封段的影响，靠基金项目：国家高技术研究发展计划(2007AA05Z338)近料封段

6、的活性焦反应层区域出现了二维流动现收稿日期：2009—07—07象，二维流动区域的出现使得床层核心反应区范围第12期唐夕山，等：活性焦脱硫吸附塔气相流场分析V28V280．515．6908篡lu．392857llI12．5649曰H8_．352714142；}H=]1．528o2902857149．4389215}H=j：圈H蜇；：0．1785716．31298lO5z5O0—一5555y一5一媸鍪霎一图2进气室中心面流场分布图5沿长度方向(轴向)活性焦层流场分布度方向整流作用愈加明显。受人口气流分布不均的影响，较浅床层料封

7、附近局部位置烟气流速偏大，易导致空腔现象。料封段对床层核心反应区的影响在图7中也可体现出来，底部料斗料封段的影响大于顶部料封段的影响，两者产生二维流动的床层区域约占总床层区域的26％。032y0．300．28图3进气室中心面速度矢量图0．26下降，将对反应过程产生不利的影响。活性焦层速二0．24度矢量图如图4所示。0．223．ooe一01避2．85e-010．202．70e一010182．55e—Ol2．40e-0l0．162．25e-012．1Oe-O1O．142024681O12l41．95e-01床层高度／瑚1．80e

8、-01l65e一01图6不同床深位置流速对比l_50e-0l1．35e—O11．【x】e-011．20e-019．50e-021．05e一019．0oe-029．ooe一028．50e-027．50e-028．【x】e-027．50e-026．00e-027．0oe-024．50e-026