伞罩型湿式脱硫除尘塔内部流场数值模拟

论文摘要

基于强化喷淋装置传质过程,开发了一种结构简单、效率高、气体处理量大的新型湿式脱硫除尘塔-伞罩型湿式脱硫除尘塔。本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,利用Fluent软件对伞罩型湿式脱硫除尘塔内部流场进行全面的数值模拟。气体单相流方面,气相作为连续相,从雷诺时均N-S方程组出发,选用标准k-ε湍流模型加以封闭,运用SIMPLE算法对湍流方程进行离散。气液两相流方面,在单相流模拟结果的基础上,采用离散相模型（DPM）创建喷射源进行喷淋气液两相耦合计算。液滴作为离散相,在拉格朗日坐标系中描述。模拟结果表明:伞形罩具有增强气流湍流度和提供气液接触面积的双重作用,增大了伞罩型湿式脱硫除尘塔内的持液量、延长了液滴在塔内的停留时间、增强了喷淋液和烟气之间的传质,提高了脱硫除尘效率。气液固三相流方面,利用Fluent软件在Euler坐标系中考察气固两相,采用欧拉模型来表述气固两相的相互关系;同时在Lagrange坐标系中考察液滴的运动,并把液滴对气固两相的影响耦合于欧拉模型中,提出了气液固三相的Euler/Euler/ Lagrange模型。获得了不同液气比下的气相体积含率、固相体积含率和液滴浓度等的分布情况,初步掌握了除尘情况下塔内气液固三相的分布规律。数值模拟结果与实验结果吻合良好,所提出的模型及其模拟具有很好的准确性和可靠性,其结果对装置运行及其优化设计有一定的理论指导意义。伞罩型湿式脱硫除尘塔适用于日益严格的脱硫除尘一体化工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内环境状况
• 2和粉尘的危害'>1.2 SO₂和粉尘的危害
• 2的危害'>1.2.1 SO₂的危害
• 1.2.2 粉尘的危害
• 2和粉尘的危害'>1.2.3 SO₂和粉尘的危害
• 1.3 政策背景
• 1.4 除尘脱硫技术及其机理概述
• 1.4.1 除尘技术概述
• 1.4.2 脱硫技术概述
• 1.4.3 湿法烟气脱硫机理
• 1.5 计算流体力学（CFD）简介
• 1.6 课题研究的内容和目的
• 第2章 伞罩型湿式脱硫除尘塔的实验研究
• 2.1 实验系统
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验原理
• 2.4 测点的确定
• 2.5 测量方法
• 2.6 无喷淋时实验结果
• 2.7 喷淋时实验结果
• 2.7.1 粉尘的物理化学性质
• 2.7.2 液气比对除尘效率的影响
• 第3章 脱硫除尘塔内紊流流动模拟的数学模型
• 3.1 粘性流体流动的基本方程
• 3.2 紊流流动
• 3.3 紊流时均控制方程
• 3.4 紊流模型
• 3.5 通用微分方程
• 第4章 塔内流场数值模拟
• 4.1 单相流数值模拟
• 4.1.1 计算区域
• 4.1.2 运行参数
• 4.1.3 基本假设
• 4.1.4 网格划分
• 4.1.5 边界条件
• 4.1.6 数学模型的选择
• 4.1.7 收敛性
• 4.1.8 单相流模拟结果
• 4.2 两相流数值模拟
• 4.2.1 两相流模型概述
• 4.2.2 离散相模型
• 4.2.3 两相流模拟结果
• 4.3 三相流数值模拟
• 4.3.1 气－液－固三相流流动的模拟理论综述
• 4.3.2 三相流的研究内容
• 4.3.3 数值模拟结果
• 4.4 数值模拟结果验正
• 4.4.1 数值模拟与实验的对比分析
• 4.4.2 实验误差分析
• 4.4.3 模拟误差分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 致谢