[发明专利]一种两级串塔式烟气湿法脱硫装置流场优化方法

说明书

本发明涉及一种两级串塔式烟气湿法脱硫装置流场优化方法，采用先单向流再多相流的计算方式；单相流模拟采用系统整体模拟方式，多相流模拟采用局部分段方式；针对预洗塔和吸收塔内的托盘进行单个模块两相流CFD模拟计算优化，确定预洗塔托盘的开孔率和开孔大小，并获取托盘内持液层高度及阻力信息；对预洗塔和吸收塔塔内流动进行两相流的整体模拟计算优化，获得包括烟道内的导流板布置、喷淋层优化布置、托盘优化设计在内的最终优化方案。本发明适用于湿法脱硫塔流场优化计算，尤其对安装有托盘和串塔式两级脱硫塔流场优化计算更加适合，可准确获取脱硫塔内的流动特性的同时大大降低流场优化的计算量，缩短整个脱硫系统流场优化的计算时间。

技术领域

本专利申请属于烟气脱硫技术领域，更具体地说，是涉及一种两级串塔式烟气湿法脱硫装置流场优化方法。

背景技术

煤炭为我国主要的一次能源，二氧化硫是煤燃烧后产生的主要大气污染物，目前我国的氮氧化物的污染已经非常严重，需要相应的技术方案进行治理。烟气湿法脱硫，是目前世界上大规模应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。

随着环保标准的日益严格，现有单塔脱硫装置无法满足超低排放标准，当单塔的脱硫效率不能满足排放要求时，可考虑新建脱硫塔改造。烟气进入预洗塔后，部分SO2被脱除，然后由预洗塔出口进入吸收塔，完成二次脱硫。进而达到超低排放的要求。

CFD流场模拟作为一种设计优化工具，可以对脱硫塔内的烟气流动和气液两相流动进行详细的模拟计算。由于整个湿法脱硫系统的特点，烟气在系统中分为单相流动和两相流区域；而CFD流场模拟针对单相流和两相流的计算模型不同，单相流需要资源较少，计算速度快；两相流模拟计算需要耗费大量的计算能力和计算时间，如果两级串塔同时计算有可能造成资源不够无法计算的情况。

因此如何高效地对串塔脱硫系统进行流场模拟优化，以最短的工期获得准确的计算结果，是一项待解决的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种两级串塔式烟气湿法脱硫装置流场优化方法，以大大降低流场模拟计算的时间，保证计算的准确性。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种两级串塔式烟气湿法脱硫装置流场优化方法，湿法脱硫模拟采用先单向流再多相流的计算方式，单相流模拟采用系统整体模拟的方式，多相流模拟采用局部分段的方式模拟，最终输出包括导流板布置、喷淋层布置、增效环结构、托盘布置在内的优化方案。

作为本发明的进一步改进方案，模拟过程包括如下步骤：

步骤S1，采用单相流整体模拟的方式对烟道系统进行优化设计，对预洗塔和吸收塔这两级塔的连接烟道及出入口烟道进行建模，完成对连接烟道导流板的优化设计；

步骤S2，针对预洗塔和吸收塔内的托盘进行单个模块两相流CFD模拟计算优化，完成对托盘的优化设计；

步骤S3，采用分段计算、多相流模拟方法对预洗塔和吸收塔塔内流动进行计算，完成对喷淋层及增效环的优化设计。

作为本发明的进一步改进方案，两级串联吸收塔连接烟道整体单相流模拟计算，两级塔和烟道系统按照实际图纸整体建立3D模型，确定模型出入口边界，计算域从风机出口开始，一直到烟囱入口结束，包括预洗塔入口烟道，预洗塔本体，预洗塔出口烟道，吸收塔入口烟道，吸收塔本体，吸收塔出口烟道。

作为本发明的进一步改进方案，对塔内设施进行整体简化，所述的预洗塔本体和吸收塔本体采用多孔介质的简化模型，采用阻力源项和能量源项的方式对塔内阻力降及烟温降进行模拟。