濕法煙氣脫硫系統(tǒng)除霧器流場仿真及優(yōu)化設(shè)計

胡 強 王濟平

（國家電投集團遠達環(huán)保工程有限公司 重慶 401122）

引言

燃煤電廠污染物主要包括SO2與NOX以及粉塵等，對于此類污染排放物，燃煤電廠建立了專門的污染物減排系統(tǒng)，濕法煙氣脫硫系統(tǒng)是主要系統(tǒng)，而除霧器則為濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中主要的設(shè)備，一般安裝于吸收塔頂部位置，主要收集煙氣當(dāng)中摻雜的液滴，避免后續(xù)設(shè)備遭腐蝕與污染。其性能是否優(yōu)良對脫硫系統(tǒng)起到十分重要的意義。因此，脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，對除霧器流場仿真與優(yōu)化設(shè)計具有十分重要的影響。

1 除霧器流場仿真

1.1 模型簡化

除霧器運行階段，每個通道的流動情況非常相似，差異化較小，本文僅模擬除霧器單一通道流動狀況，即對除霧器兩葉片之間流動進行模擬。本文模擬選取板型主要為波紋板、帶圓管波紋板與帶倒勾波紋板。煙氣于除霧器內(nèi)的流動較為繁瑣，計算機無法進行精準(zhǔn)模擬，在允許無法范圍內(nèi)對流場進行簡化設(shè)置，具體簡化如下：二維定向流動；不可壓縮氣體；液滴為理想球體，不發(fā)生形變與轉(zhuǎn)動；忽略液滴彼此發(fā)生的聚合、撞擊等現(xiàn)象；忽略氣液彼此發(fā)生的傳熱以及液滴發(fā)生的摩擦與熱反應(yīng)等具體現(xiàn)象；液滴接觸版面即被認(rèn)作被采集；忽略壁面水墨發(fā)生的濺射反彈與撕裂等，并忽略二次攜帶[1]。

1.2 計算參數(shù)與相關(guān)取值說明

參考脫硫改造除霧器具體運行工況，選取合適的變量進行模擬計算，獲得有關(guān)工況的壓降以及除霧效率。波紋板、倒鉤狀的波紋板以及圓管狀的波紋板,除霧器高180mm，板間距的情況20mm、30mm、40mm，進氣流速 1-8m/s,液滴直徑 10-50um。

2 除霧器優(yōu)化設(shè)計

除霧效率與系統(tǒng)壓降是影響除霧器性能的主要因素，葉片作為除霧器重要構(gòu)成，其優(yōu)劣直接對除霧效率與系統(tǒng)壓降產(chǎn)生影響，繼而對脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生影響[2]。

傳統(tǒng)波紋板盡管自身壓降較低，但除霧效率也相對較低，不符合脫硫系統(tǒng)的需求。帶倒鉤波紋板盡管除霧效率較高，但氣速過大時系統(tǒng)壓降也相對較高。本文模擬選用帶圓管波紋板，此種除霧器葉片的設(shè)計思路較為新穎。通過數(shù)值模擬顯示，帶圓管除霧器壓降比傳統(tǒng)波紋板稍高一些，板間距為30mm，變化進氣速度壓降仍小于30Pa。帶圓管除霧器除霧效率比傳統(tǒng)波紋板除霧器高。因此對壓降要求嚴(yán)格除霧效率不高的同時應(yīng)選取帶圓管波紋板，對除霧效率要求較高、壓降不重點考慮的可選帶倒鉤波紋板。

經(jīng)反復(fù)模擬計算與尺寸變更，優(yōu)化設(shè)計出新型除霧器結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)果見表1所示。新型除霧器選取進氣速度為6m/s時，氣流通過中部時圓管與倒鉤后壓力明顯下降，倒鉤較小，壓降小于帶倒鉤波紋板。倒鉤與圓管搭配可以對大部分液滴進行采集，增強除霧效率。除霧效率選取液滴直徑為30微米。

表1 各類型除霧器模擬結(jié)果統(tǒng)計表

從表1可知，氣速大于2m/s，對30微米液滴效率可達84%；氣速大于3m/s，對20微米液滴效率可達82%，而傳統(tǒng)除霧器均無法達到此效果。新型除霧器壓降高于傳統(tǒng)除霧器，氣速為6m/s以內(nèi)，壓降處于100Pa以內(nèi)，符合脫硫塔除霧器設(shè)計需求。因此，針對新型除霧器氣速可設(shè)計為4-6m/s，不產(chǎn)生二次攜帶并保證除霧效率可達90%以上，部分效果可達100%，且壓降小于100Pa，符合設(shè)計需求[3]。

結(jié)語

本文通過對除霧器流場方針與優(yōu)化設(shè)計進行簡單闡述，并對新型除霧器與傳統(tǒng)除霧器進行數(shù)據(jù)分析對比，獲得了有關(guān)情況下的除霧效率與系統(tǒng)壓降，并對其中的影響因素與原因進行簡單分析，從而提出除霧器葉片設(shè)計的全新優(yōu)化思路，為濕法煙氣脫硫系統(tǒng)除霧器流場仿真與優(yōu)化設(shè)計提供參考與借鑒。