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经过多年的发展,中国已成为了世界上第一的能源生产国,同时也是第一大能源消费国。在相当长时期内,我国的能源消费结构依然以煤炭的燃烧为主,煤炭的最主要利用方式是热电厂发电,占我国煤炭消费总量的50%左右。然而,燃煤电厂烟气中排放的SO2等大量污染物,对大气及环境造成了极大的危害。因此,对于电力行业自身发展来说,提升脱硫处理能力,削减SO2的排放量,是其必须解决的关键问题。石灰石-石膏湿法脱硫技术具有脱硫率高、煤种适应性高等特点,已在火力发电厂中得到广泛推广。其中,应用湿法脱硫技术的一体化脱硫除尘塔的烟气净化技术也是环保技术发殿的一个重要趋势。然而,该技术理论方面的研究还亟待完善。针对这一问题,本文采用数值模拟的办法,结合工程实际,对一体化脱硫喷淋塔内流场展开模拟计算,以获得有利于提高脱硫效率的入口烟气调质方案。 本文ICEM CFD软件对未加喷淋浆液及施加喷淋浆液工况下的喷淋塔流场进行数值模拟,通过采用了RNG k-ε模型描述对脱硫塔塔内的烟气的湍流流动,对喷淋的脱硫剂浆液滴使用了离散相模型以及湍流流动中的颗粒随机轨道跟踪模型,并使用SIMPLE算法计算了脱硫塔内的三维流场的各项流场参数分析模拟结果,获得了其流场的速度分布、压力分布规律,以及浆液滴的浓度分布情况,并以此提出了一个简化的二氧化硫脱除效率计算模型。同时研究了不同液气比、温度及压力对脱硫率的影响,进而提出了入口烟气调质方案。 本文发现喷淋浆液滴可以使烟气在喷淋塔水平截面内的速度分布均匀,而烟气的冲刷使得浆液滴在反应区的扩散效果较好,有利于脱硫反应的进行。喷淋塔入口烟道角度所引起的烟道入口的旋涡,显著地增加了烟气的阻力,同时扰乱了流场,增加了风机的能耗。通过分析液气比、烟气入口速度以及压力对于喷淋塔内工况以及脱硫率的影响,得到液气比为16.75L/Nm3,烟气温度在102℃至122℃之间,喷淋塔的脱硫率最高可达到95%以上,且此时的风机能耗最小。