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燃煤烟气排放的SO2对人体健康,工农业生产及建筑环境有着严重的影响。近年来,SO2排放标准日益严格,国内外烟气脱硫水平也不断提高,而由于石灰石-石膏脱硫法具有运行稳定、脱除效率高且耗费低等特点,至今仍广泛应用于火电厂烟气脱硫。基于Fluent软件平台,本文对某电厂1000MW机组石灰石-石膏烟气脱硫塔内部设计进行了数值模拟及优化。应用了结构化网格和非结构化网格相结合的技术;选取RNG k-ε气流模型模拟气流场;采取DPM模型跟踪塔内液滴运动;以双膜理论为指导,建立SO2吸收模型,导入UDF接口;选用Simple算法对各部分模型在不同设计参数和不同运行参数下的速度场、压力场、液滴浓度场、SO2浓度场进行了模拟。主要探究了塔内流场对阻力特性和脱硫效率的影响,并结合实际情况,将优化后塔内各断面速度、脱硫效率与试点电厂进行了验证对比,最终得出如下结论:(1)研究不加喷淋液滴时的空塔烟气流场得到:喷淋层之间、除雾器之间、最后一层喷淋层与第一层除雾器之间间距越大,塔内断面速度均匀性越好,压降最小。喷淋层间距为2.20 m时,吸收段压降为269 Pa;除雾器间距为3.20 m时,第一层除雾器至吸收塔出口断面压降为1118.5 Pa;最后一层喷淋层与第一层除雾器的间距为3.20 m时,最后一层喷淋层至最后一层除雾器出口压降为1019 Pa。(2)当喷淋层四层喷嘴均投运时,喷嘴数不影响塔内断面上的液滴浓度分布均匀性和烟气速度均匀性。但随着喷嘴数增多,吸收段压降增大,脱硫效率提高。当1、2层喷淋层上的喷嘴数均为58、68、78、88、98个,3、4层均为138、148、158、168、178个时,吸收段压降分别为:841 Pa、888 Pa、942 Pa、1007Pa、1051 Pa,脱硫效率分别为90%、94%、96.5%、98.3%、98.8%。(3)考虑喷淋层三运一备模式,选取任意三层喷淋层运行,塔内液滴浓度场分布均匀性均较好,烟气速度均匀性较好。当运行层为1、2、4层时,塔内吸收段压降最小,为785 Pa,此时脱硫效率为88%;运行层为2、3、4层时,塔内脱硫效率最高,为94.8%,此时压降为952 Pa。(4)研究五组不同喷嘴液滴喷出速度发现,第1层和第3层喷淋速度分别为2.52 m/s、3.52 m/s、4.52 m/s、5.52 m/s、6.52 m/s和1.35 m/s、2.35 m/s、3.35 m/s、4.35 m/s、5.35 m/s时,塔内各断面液滴浓度分布均匀性较好,气流速度不受喷淋速度影响,压降随着喷淋液滴速度的增大而减小,分别为731 Pa、714 Pa、714Pa、707Pa、707 Pa;脱硫效率随着喷淋速度的增大而增大,分别为:62.6%、82.6%、87.5%、92.5%、94.5%。实际工程中,应适当增大喷淋流量,在降低烟气阻力的同时,还可提高塔内脱硫效率;(5)对塔内结构装置进行优化,将喷淋层间距、除雾器间距、最后一层喷淋层与第一层除雾器间距分别设置为2.20 m,3.20 m,3.20 m,在脱硫塔出口设置导流板。且1、2层喷淋层上设置162个喷嘴,3、4层喷淋层上设置188个喷嘴,在喷淋层及喷嘴全开的情况下,对塔内速度场进行数值仿真,结果表明各关键位置断面速度值与电厂实测值接近,且离散性较小,可满足各项工程指标,有利于脱硫系统的稳定运行。优化后的脱硫效率为99.6%,比投运后的电厂实测值略高,误差率为0.49%。说明本课题有一定的实际意义。