湿法烟气脱硫塔设计与优化

摘要:湿法烟气脱硫(WFGD) 是当前大型燃煤电厂烟气脱硫的主导技术。针对某2 × 600 MW 电厂脱硫塔，利用Fluent 软件对不同尺寸脱硫塔入口尺寸下的脱硫塔塔内流场进行数值模拟，并比较不同入口尺寸塔形的脱硫塔喷淋层浆液循环泵的轴功率，对比选取了用于设计的最优方案。该项目的优化设计充分说明了CFD 模拟结果能有效地指导湿法烟气脱硫塔的设计与优化。

关键词:湿法烟气脱硫,Fluent,优化,设计

    0 引言

    湿法烟气脱硫(WFGD) 是当前大型燃煤电厂烟气脱硫的主导技术。吸收塔为WFGD 系统的核心设备。现阶段国内吸收塔的设计方法是根据引进技术的技术规范来进行设计，设计方法呆板而且容易造成浪费。因此需要对现有设计进行优化，达到降低脱硫塔投资和运行费用的目的。

    国内外对烟气脱硫塔进行了许多实验研究，如脱硫塔的阻力特性研究［1］、液滴运动速度沿塔高变化和TCA( turbulent contact absorber) 塔内温度场分布研究［2］等，这些研究对指导工业应用具有重要意义，但其实验结果往往只能针对特定的设备或结构，具有很大的局限性。随着计算机技术的迅速发展，计算流体力学(CFD) 已成为研究流体流动的重要手段，采用该技术可以弥补和克服传统设计方法的缺陷，减少物理试验，缩短研发周期，节约研究经费，还可以获取大量局部、瞬时数据，从而指导工程的设计和优化［3-4］。目前国内多脱硫塔所进行的数值模拟还仅限实验室规模的脱硫塔上;而国外学者的研究主要集中在脱硫机理或者浆液液滴的运动方面［5-6］，很少针对某个工程项目进行优化设计。

    本文利用Fluent 软件对某2 × 600 MW 电厂脱硫塔内流场进行数值模拟，共计模拟了四种不同工况下的脱硫塔塔内流场，比较了各工况条件下第一层喷淋层下1 m 处的流场分布，并根据计算结果选取了最优脱硫塔塔形。

    1 物理模型

    用于脱硫工程的喷淋塔如图1 所示。石灰石浆液由浆液循环泵送至塔内布置在不同高度的喷淋层，再由喷嘴向下喷出分散的浆液滴;同时，烟气由下向上流动，气液充分接触并相处掺混，从而对SO2 进行洗涤脱除。喷淋塔具有阻力小，内构件少，不易结垢等优点，因而被国内大多数电厂选用。

    本工程脱硫塔入口烟气量为3 598 494 m3 / h，采用AEE 公司技术规范设计的塔形见图2。脱硫塔入口宽度13. 2 m，入口宽度为脱硫塔直径的80% ，入口高度为5. 1 m，吸收塔总高度为34. 6 m。