大型CO2吸收塔气体分布器结构优化及专用填料研究

• 作 者: 李雪
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 填料塔 气体分布器 规整填料 计算流体力学

CO₂捕集技术的研究是未来减缓温室气体排放的一项重要课题，并在全球范围内，受到广泛重视。填料塔是吸收法捕集CO₂的主要设备，对于大直径填料塔，塔内件的结构是影响吸收效率的重要因素。为此，本文针对大型火电厂CO₂吸收塔的设计，利用计算流体力学模拟的方法，研究了直径16m的新型规整填料塔的气体进料初始分布装置的结构优化问题，并利用实验的方法进行了新型规整填料的开发研究。本文首先根据大直径CO₂吸收填料塔的气相初始进料的特点，提出了一种结构型式简单、高气体通量的新型气体分布器，并采用计算流体力学方法对新型分布器的结构进行优化。本文通过CFD模拟手段来预测气相在塔内的流场分布，通过比较进出口压降值及气体不均匀度值，来评定塔内气相的流场分布状态。通过比较分析，新型气体分布器相对于Sulzer传统气体分布器，对气相初始分布有明显改善和优化，具体包括进气分布更加均匀、压降更低、成本更低，有利于传质效率的提高。并在此基础上，对新型分布器的结构进行了优化，主要包括改变进气管的数目、倾斜偏角、方位尺寸，以及添加导流挡板，并优化导流挡板的尺寸位置等几何特征参数，而达到设备优化的要求。第二，本文针对CO₂吸收填料塔，测试了新型开窗导流式规整填料的流体力学性能。主要测量了开窗导流式规整填料250X、250Y的流体力学性能，包括压降以及持液量随气液负荷的变化规律，并与传统Mellapak250X、250Y进行了实验对比，在此基础上提出两种适用于高性能填料塔的高效规整填料。