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湍流器对湿法脱硫塔内热态流场影响的数值模拟

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戚美, 陈朋, 陈庆光, 王立夫. 湍流器对湿法脱硫塔内热态流场影响的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(7): 2018-2028. doi: 10.12030/j.cjee.201801006
引用本文: 戚美, 陈朋, 陈庆光, 王立夫. 湍流器对湿法脱硫塔内热态流场影响的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(7): 2018-2028. doi: 10.12030/j.cjee.201801006
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QI Mei, CHEN Peng, CHEN Qingguang, WANG Lifu. Numerical simulation of effect of turbulator on thermal flow field in wet flue gas desulfurization tower[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(7): 2018-2028. doi: 10.12030/j.cjee.201801006
Citation: QI Mei, CHEN Peng, CHEN Qingguang, WANG Lifu. Numerical simulation of effect of turbulator on thermal flow field in wet flue gas desulfurization tower[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(7): 2018-2028. doi: 10.12030/j.cjee.201801006
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湍流器对湿法脱硫塔内热态流场影响的数值模拟

  • 1.

    山东科技大学机械电子工程学院，青岛 266590

  • 基金项目:

    国家自然科学基金资助项目（51674156）

    山东省自然科学基金资助项目（ZR2018MEE036）

Numerical simulation of effect of turbulator on thermal flow field in wet flue gas desulfurization tower

  • 1.

    College of Mechanical & Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590, China

  • Fund Project:

  • 摘要: 为了达到燃煤电厂超低排放的要求，运用CFD技术对装有3种不同孔隙率与不同湍流单元直径的湍流器的脱硫塔内热态流场进行数值模拟，分析速度、温度和压力分布随孔隙率和湍流单元直径的变化规律，揭示湍流器的作用机理。气、液两相分别选用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日颗粒轨道模型，并结合SIMPLE算法进行数值模拟。模拟结果表明：安装湍流器可明显改善脱硫塔内烟气流场的均匀性，使横截面的速度标准方差减小到1.0以下，并有效延长浆液驻留时间，提高吸收区的气液接触概率及浆液利用率；在综合考虑流场分布、气液掺混程度与能量损失的情况下，安装孔隙率为50%、湍流单元直径为1.2 m的湍流器效果最佳。研究结果可为大型电厂脱硫塔中湍流器的优化及选用提供依据。
    Abstract: In order to meet the demand of ultra-low emission, CFD technique is introduced to simulate the thermal field of the desulfurization tower equipped with 3 kinds of turbulator for different porosities and diameters of turbulence unit. The mechanism of turbulator operation is revealed through the analysis on the variation of velocity, temperature and pressure distribution with porosity and turbulence unit diameter. The gas-liquid two-phase model is solved by RNG k-ε model and Lagrange particle trajectory model, as well as numerical simulation with SIMPLE algorithm. The results show that the installation of turbulator can significantly improve the uniformity of flue gas flow field of the desulfurization tower with the standard variance of cross sectional velocity being below 1.0, thus effectively prolonging the residence time of slurry and improving the probability of gas-liquid contact and utilization of slurry in the absorption region. Taking into consideration the distribution of the flow field, the mixing degree of gas-liquid and the loss of energy, the best performance of the turbulator can be obtained with a porosity being at 50% and a turbulence unit diameter 1.2 m. It can provide a basis for large power plants to make the optimization and selection of turbulator in the desulfurization tower.
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    [23] 张永芳.脱硫喷淋塔内部流场及温度场的数值模拟与研究[D].西安:西北大学,2010
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-07-26

湍流器对湿法脱硫塔内热态流场影响的数值模拟

  • 1. 山东科技大学机械电子工程学院，青岛 266590
基金项目:

国家自然科学基金资助项目（51674156）

山东省自然科学基金资助项目（ZR2018MEE036）

摘要: 为了达到燃煤电厂超低排放的要求，运用CFD技术对装有3种不同孔隙率与不同湍流单元直径的湍流器的脱硫塔内热态流场进行数值模拟，分析速度、温度和压力分布随孔隙率和湍流单元直径的变化规律，揭示湍流器的作用机理。气、液两相分别选用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日颗粒轨道模型，并结合SIMPLE算法进行数值模拟。模拟结果表明：安装湍流器可明显改善脱硫塔内烟气流场的均匀性，使横截面的速度标准方差减小到1.0以下，并有效延长浆液驻留时间，提高吸收区的气液接触概率及浆液利用率；在综合考虑流场分布、气液掺混程度与能量损失的情况下，安装孔隙率为50%、湍流单元直径为1.2 m的湍流器效果最佳。研究结果可为大型电厂脱硫塔中湍流器的优化及选用提供依据。

English Abstract

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