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干式酸氣吸收器的數(shù)值分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2025-08-15 00:00:00張旭銳張禹張曉斌阮佳晟衛(wèi)鄭博文
輻射防護(hù) 2025年4期
關(guān)鍵詞:吸收器阻力流速

中圖分類號: TL941+ .32"文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

焚燒技術(shù)由于減容比高、產(chǎn)物無機(jī)化、安全性好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于處理各類可燃廢物。在利用焚燒技術(shù)處理廢物過程中,受廢物源項(xiàng)的影響,焚燒后產(chǎn)生的煙氣含塵量大、溫度高,常含有H ΔΩCl,SOx,NOx 等酸性物質(zhì)。為了使焚燒煙氣達(dá)標(biāo)排放,同時(shí)降低其對設(shè)備的腐蝕危害,延長設(shè)備的使用壽命,必須對煙氣進(jìn)行除酸。傳統(tǒng)的煙氣除酸工藝為濕法除酸,即利用噴淋的堿液與煙氣接觸,通過中和反應(yīng),去除煙氣中的酸性物質(zhì)。濕法除酸作為一種成熟的工藝,除酸效率較高,但技術(shù)相對復(fù)雜,設(shè)備數(shù)量較多、成本高、占地面積大,此外還有較大的供水需求,并且產(chǎn)生大量需處理的工業(yè)廢水。

針對上述問題,依托可移動(dòng)式低放可燃廢物焚燒裝置研究項(xiàng)目,開發(fā)了干式酸氣吸收技術(shù)及設(shè)備。該技術(shù)采用內(nèi)部安裝干式吸收劑料倉的酸氣吸收器,煙氣進(jìn)入設(shè)備通過吸收劑料倉,并與之接觸、發(fā)生反應(yīng),從而去除所含酸性物質(zhì),達(dá)到煙氣除酸的目的。與常規(guī)的濕法煙氣除酸工藝相比,該技術(shù)簡化了工藝流程,減少了設(shè)備數(shù)量和占地面積,有利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)焚燒裝置的小型化;同時(shí)避免了廢液的產(chǎn)生,解決了二次廢物處理難題[1-2] 。

為了優(yōu)化干式酸氣吸收器結(jié)構(gòu),提高干式吸收劑的平均利用率,避免出現(xiàn)干式吸收劑的不均勻使用;同時(shí)盡可能降低設(shè)備阻力、節(jié)約能耗、進(jìn)一步提高酸氣吸收器對煙氣除酸的效果,本文利用workbench有限元分析軟件模擬分析了設(shè)計(jì)參數(shù)對設(shè)備性能的影響,根據(jù)工藝計(jì)算及數(shù)值模擬結(jié)果,開展了干式酸氣吸收器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括以下兩方面:(1)使酸氣吸收器中的干式吸收劑達(dá)到較高且較為平均的利用率,即每個(gè)料倉的吸收劑利用率相差較小,使用率差異小,平均均勻度高;(2)在保證除酸效果的前提下,盡可能降低設(shè)備阻力,節(jié)約能耗。

1 工藝計(jì)算

設(shè)計(jì)酸氣吸收器前,需要確定其中干式吸收劑的用量。根據(jù)試驗(yàn)測試結(jié)果及對廢物源項(xiàng)組成的分析,焚燒煙氣中的主要酸性物質(zhì)為HCI,因此以干式吸收劑對煙氣中HC1的吸收作為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算干式吸收劑的用量,結(jié)果列于表1。

表1干式吸收劑用量計(jì)算Tab.1Dry absorbent usage amount calculation

吸收劑用量單設(shè)備吸收劑用量 Σ=Σ 吸收劑堆積密度

通過計(jì)算,每臺(tái)酸氣吸收器的干式吸收劑用量約為 0.288m3 ,吸收劑更換頻率為 80h 左右。

2 數(shù)值分析

作為一種過濾凈化設(shè)備,酸氣吸收器可采用箱體結(jié)構(gòu),內(nèi)置干式吸收劑料倉。其中,設(shè)備的布置方式,干式吸收劑料倉的進(jìn)口面積、形狀、流道寬度以及設(shè)備進(jìn)口等都是較為重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。

為了研究設(shè)備內(nèi)煙氣的流動(dòng)狀態(tài),驗(yàn)證各種設(shè)計(jì)參數(shù)對設(shè)備阻力和吸收劑利用率的影響程度和影響規(guī)律,從而更好地指導(dǎo)酸氣吸收器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),有必要利用有限元分析軟件,開展相關(guān)的數(shù)值分析。其中,通過計(jì)算設(shè)備出入口壓差得到對應(yīng)的阻力 P ;利用煙氣在干式吸收劑區(qū)域的流速分布不均勻度 U 來表征吸收劑的利用率,該值越接近1,表示干式吸收劑內(nèi)部煙氣流速越平均,差異越小,即吸收劑的利用率也就越高。

2.1 模型建立

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和方法[3-6],將設(shè)備內(nèi)煙氣及吸收劑區(qū)域建立分析模型,從網(wǎng)格數(shù)量、網(wǎng)格疏密、單元階次和網(wǎng)格質(zhì)量方面考慮,兼顧計(jì)算精度和計(jì)算量,選取了自動(dòng)網(wǎng)格劃分方式進(jìn)行劃分,網(wǎng)格劃分結(jié)束后檢查網(wǎng)格質(zhì)量,確保后續(xù)計(jì)算能夠正常運(yùn)行。臥式布置方式的網(wǎng)格劃分如圖1所示,立式布置方式同理

2.2 參數(shù)設(shè)定

采用 κ-ε 湍流模型用以準(zhǔn)確模擬內(nèi)部流場,通過《工程熱力學(xué)》手冊查找煙氣的物性參數(shù)并輸入。由于酸氣吸收器不涉及換熱過程,故不考慮溫度的影響。為了模擬干式吸收劑區(qū)域,參考相關(guān)文獻(xiàn)和計(jì)算方法[7-10],利用多孔介質(zhì)區(qū)域進(jìn)行代替,并計(jì)算得到相關(guān)輸入?yún)?shù),計(jì)算所用參數(shù)列于表2。吸收劑形狀為圓柱狀,該區(qū)域體積設(shè)計(jì)為0.288m3 ,與吸收劑的工藝計(jì)算用量相匹配

圖1劃分網(wǎng)格Fig.1 Meshing
表2多孔介質(zhì)區(qū)域參數(shù)計(jì)算Tab.2Porousmedia region parameter calculation

其中,模型中多孔介質(zhì)區(qū)域?qū)?yīng)的粘性阻力項(xiàng) K 和慣性阻力項(xiàng) C 的計(jì)算公式如下:

式中, r 為當(dāng)量半徑, m;n 為孔隙率。

此外,設(shè)置模型邊界條件:入口設(shè)為質(zhì)量流量, 0.5kg/s ,與工藝計(jì)算的廢物處理量相匹配;出口設(shè)為自由流出口;壁面設(shè)為絕熱溫度邊界。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 設(shè)備布置方式

首先驗(yàn)證設(shè)備布置方式,即采用臥式或立式布置時(shí)對設(shè)備性能的影響;同時(shí),考慮對吸收劑進(jìn)口面積大小的設(shè)計(jì)(進(jìn)口設(shè)為矩形,寬度和高度方向尺寸相等)。設(shè)備布置方式如圖2所示。

設(shè)備內(nèi)流線如圖3所示,當(dāng)設(shè)備臥式布置時(shí),煙氣由進(jìn)口流入,通過錐段發(fā)生較為均勻的擴(kuò)散后,進(jìn)入吸收劑進(jìn)口;而立式布置時(shí),氣體流入設(shè)備后首先沖擊吸收劑頂板,并在錐段內(nèi)發(fā)生一定程度的混流后,通過設(shè)備側(cè)面的狹長流道,向下流動(dòng)的同時(shí)進(jìn)入吸收劑進(jìn)口。

圖2設(shè)備布置方式Fig.2Device layout

設(shè)備阻力與吸收劑進(jìn)口尺寸的關(guān)系曲線如圖4所示。由圖4可見,設(shè)備布置方式對設(shè)備阻力影響較小,設(shè)備立式布置時(shí)的流道更為復(fù)雜,存在較多的混流,因而設(shè)備阻力略高于臥式布置方式。

干式吸收劑區(qū)域速度分布不均勻度與吸收劑進(jìn)口尺寸的關(guān)系曲線如圖5所示。由圖可見,進(jìn)口尺寸對速度分布不均勻度影響較大。當(dāng)吸收劑進(jìn)口尺寸較小時(shí),臥式布置情況下,煙氣可直接擴(kuò)散后進(jìn)入吸收劑,在有限的接觸面積上既能保持一定的流速又能均勻擴(kuò)散,而立式布置流場復(fù)雜,煙氣流速快、混流多,會(huì)在有限空間內(nèi)擾亂煙氣流動(dòng),導(dǎo)致流速分布更為不均勻;但是當(dāng)吸收劑進(jìn)口面積足夠大時(shí),臥式布置情況下煙氣擴(kuò)散緩、流速低的特點(diǎn)越發(fā)明顯,無法保證在更大的區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散和流速均勻分布,而立式布置時(shí),煙氣由于需要通過狹長的流道再進(jìn)入吸收劑,由此具有高流速、多混流的特點(diǎn),反而能夠幫助煙氣向流場死區(qū)擴(kuò)散和流動(dòng),進(jìn)而在更大的區(qū)域內(nèi)保持流速分布的均勻性。

圖4設(shè)備阻力隨進(jìn)口尺寸變化曲線Fig.4 The curves of device resistancewithdifferentinletsize

從減小設(shè)備阻力和提升吸收劑利用效率方面考慮,立式布置方式略優(yōu)于臥式布置。此外,立式布置方式便于安裝、節(jié)約空間,因此推薦采用立式布置方式。

2.3.2 吸收劑進(jìn)口面積和形狀

設(shè)備采用立式布置方式,驗(yàn)證吸收劑進(jìn)口面積和形狀對設(shè)備性能的影響。

由圖4~5可知,隨著吸收劑進(jìn)口尺寸的擴(kuò)大0 500~1000mm ),煙氣在設(shè)備內(nèi)流動(dòng)區(qū)域變大,流速降低,阻力由 4.6×104Pa 減小至 1.2×103Pa ,由此可見尺寸變化對阻力的影響程度較大;同時(shí),煙氣與吸收劑的接觸面隨著吸收劑進(jìn)口尺寸擴(kuò)大而增大,流場中死區(qū)增加,煙氣的擴(kuò)散均勻程度以及流速減小,吸收劑區(qū)域的煙氣速度分布不均勻度隨之下降,吸收劑的利用效率降低,但影響程度有限(煙氣速度分布不均勻度僅下降0.0061)。因此綜合考慮設(shè)備阻力和速度分布不均勻度,吸收劑進(jìn)口面積應(yīng)適當(dāng),不應(yīng)過大或者過小,將其確定為 800mm×800mm 。

圖5速度分布不均勻度隨進(jìn)口尺寸變化曲線Fig.5The curves of velocity non-uniformdistributionwithdifferentinletsize

圖6為吸收劑進(jìn)口面積保持 0.64m2 不變的情況下,驗(yàn)證吸收劑進(jìn)口形狀(即吸收劑進(jìn)口寬度和高度方向尺寸比)對設(shè)備性能的影響。

進(jìn)口高度增加( 400~1800mm ),寬度減小,因此煙氣進(jìn)入吸收劑之前的流道截面變小,流速有所提高,設(shè)備阻力也隨之增大。煙氣在流道內(nèi)流動(dòng)的同時(shí)進(jìn)人吸收劑,隨著煙氣在狹長流道入口處流速的提高,難以保證煙氣有足夠的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散和流動(dòng),主體流態(tài)穩(wěn)定,較少存在混流和返流,因而整個(gè)流道區(qū)域煙氣流速分布越不均勻,吸收劑的利用效率也越低,但總體來看,吸收劑進(jìn)口形狀對設(shè)備阻力 (3625~4197Pa) 和區(qū)域內(nèi)煙氣流速分布 (0.9986~0.9890) 的影響程度與改變吸收劑進(jìn)口尺寸和流道寬度相比較小。

綜上,吸收劑進(jìn)口保持一定的寬度(800 ),可降低煙氣進(jìn)入流道后的流速,提高流速分布均勻程度和吸收劑的利用率,同時(shí)有利于降低設(shè)備阻力。過寬則會(huì)使設(shè)備外形改變,給設(shè)備布置帶來不便。

2.3.3 流道寬度

流道寬度為酸氣進(jìn)出吸收劑通道的寬度(見圖2)。在設(shè)備采用立式布置方式,以及保證一定吸收劑進(jìn)口面積和寬度的情況下,驗(yàn)證流道寬度對設(shè)備性能的影響。

如圖7所示,當(dāng)流道寬度從 10mm 增加至100mm 過程中,設(shè)備阻力由 1.51×104 Pa降至3759Pa ,同時(shí)吸收劑速度分布不均勻度由0.9005增大至0.9968。由于流道寬度與流道截面積呈正相關(guān),流速和設(shè)備阻力隨著流道寬度的增加逐漸減小。如圖8所示,煙氣在狹長流道內(nèi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散和流動(dòng),更多的煙氣能夠向下繼續(xù)流動(dòng),部分煙氣混流和返流后再進(jìn)入吸收劑區(qū)域,因而流速分布更為均勻,吸收劑的利用效率也更高,且影響程度較吸收劑進(jìn)口形狀更為明顯(設(shè)備阻力增大 572Pa ,吸收劑速度分布不均勻度減小0.01)。但當(dāng)流道寬度增加到 40mm 后,設(shè)備阻力和干式吸收劑區(qū)域速度分布不均勻度變化趨于平緩。因此,在酸氣吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),保證一定的流道寬度尺寸( 30mm )即可,同時(shí)避免設(shè)備體積過大。

圖8流道內(nèi)的混流和返流情況(流道寬度 100mm ) Fig.8Mixing and backflow in the channel

2.3.4 吸收劑分倉及倉數(shù)

設(shè)備采用立式布置方式,并保證一定吸收劑進(jìn)口面積、寬度以及流道尺寸的情況下,為進(jìn)一步解決設(shè)備阻力過大的問題,采取干式吸收劑分倉的方式,即由一個(gè)整體的干式吸收劑料倉改為多個(gè)體積更小的吸收劑料倉來同時(shí)處理煙氣,相當(dāng)于不改變設(shè)備體積的情況下增大了吸收劑的進(jìn)口面積。料倉的結(jié)構(gòu)示意圖如圖9所示

圖10為分倉后的設(shè)備內(nèi)流線圖。進(jìn)行分倉后,煙氣由設(shè)備進(jìn)口流入,通過錐段發(fā)生擴(kuò)散后,即進(jìn)入每個(gè)吸收劑料倉前的進(jìn)氣流道,進(jìn)而通過干式吸收劑區(qū)域,再從背后的出氣流道流出,各個(gè)料倉流出的煙氣在設(shè)備底部匯合后,通過排氣口排出。

圖9料倉分倉示意圖
圖10分倉后設(shè)備內(nèi)流線圖Fig. 10 Velocitystreamlineinbranchwarehousedevice

除設(shè)備阻力外,還需考慮分倉后會(huì)出現(xiàn)每個(gè)料倉煙氣流量不均勻的情況,應(yīng)對每個(gè)料倉的差異性進(jìn)行分析。可通過計(jì)算進(jìn)入每個(gè)料倉煙氣流量的標(biāo)準(zhǔn)差來進(jìn)行表征,該值越小,表示各個(gè)料倉處理的煙氣流量越均勻,對吸收劑的使用越平均。另外,通過計(jì)算所有料倉吸收劑區(qū)域的煙氣速度分布不均勻度的平均值以及標(biāo)準(zhǔn)差來表征整體吸收劑的利用效率。設(shè)備阻力和流量標(biāo)準(zhǔn)差隨料倉個(gè)數(shù)的變化如圖11所示,速度分布不均勻度平均值和標(biāo)準(zhǔn)差隨料倉個(gè)數(shù)的變化如圖12所示。可以看出,料倉倉數(shù)與總體吸收劑的進(jìn)口面積呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)料倉倉數(shù)增加時(shí),煙氣流速降低,設(shè)備阻力顯著下降,并逐漸趨于平穩(wěn),說明當(dāng)倉數(shù)到達(dá)一定數(shù)量后,繼續(xù)增加料倉倉數(shù)對設(shè)備阻力的降低作用不明顯。與此同時(shí),當(dāng)倉數(shù)增加時(shí),平均速度分布不均勻度呈線性下降,標(biāo)準(zhǔn)差則逐漸增大,同時(shí)每個(gè)料倉的流量標(biāo)準(zhǔn)差也越來越大,意味著煙氣在設(shè)備內(nèi)的流動(dòng)分布越來越不均勻,不同料倉的使用率差異增大,吸收劑的利用率也隨之降低,而且影響程度較為明顯。

圖11設(shè)備阻力、流量標(biāo)準(zhǔn)差隨料倉個(gè)數(shù)變化曲線 Fig.11The curves of device resistance andflowstandarddeviationwith different warehouse number

各流道的流速如圖13所示,可以看出分倉會(huì)引起較為復(fù)雜的流場形態(tài),在煙氣進(jìn)人每個(gè)吸收劑料倉時(shí)會(huì)發(fā)生流量、流速分布不均勻的情況。但為了降低設(shè)備阻力,使其能夠?qū)崿F(xiàn)工程應(yīng)用,可進(jìn)行吸收劑的分倉設(shè)計(jì),但應(yīng)控制一定的分倉數(shù)量,從而能夠保持較高的料倉使用率和吸收劑利用率。

2.3.5 設(shè)備進(jìn)口尺寸

根據(jù)上述數(shù)值分析結(jié)果,已基本確定設(shè)備最為重要的干式吸收劑區(qū)域的設(shè)計(jì)方法,在此基礎(chǔ)上,再考慮設(shè)備煙氣進(jìn)口尺寸對設(shè)備性能的影響。如圖14和圖15所示,隨著煙氣進(jìn)口尺寸的增大,煙氣流速降低,設(shè)備阻力減少,同時(shí)由于煙氣進(jìn)入設(shè)備時(shí)的流場尺寸擴(kuò)大,更利于煙氣在區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)和擴(kuò)散,流量和流速的分布更加均勻,從而提高吸收劑利用率。但隨著煙氣進(jìn)口尺寸的進(jìn)一步增大,各參數(shù)變化趨勢逐漸平緩,說明當(dāng)煙氣進(jìn)口擴(kuò)大到一定程度后,對降低設(shè)備阻力、提高吸收劑利用率的影響不再明顯。因此,在符合上下游設(shè)備連接尺寸,同時(shí)便于設(shè)備布置的情況下,酸氣吸收器可以選擇較大的進(jìn)口尺寸( DN=200mm )以降低設(shè)備阻力,提高吸收劑的利用率。

圖13各流道流速分布圖Fig.13Velocity vector in the channels
圖14設(shè)備阻力、流量標(biāo)準(zhǔn)差隨煙氣進(jìn)口尺寸變化曲線 Fig. 14 The curves of device resistance andflowstandarddeviationwith different flue gas inlet size

在上述酸氣吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,采用共用流道的方式,即除靠近殼體的兩端吸收劑料倉在外側(cè)設(shè)置單獨(dú)流道,位于設(shè)備中心的吸收劑料倉兩兩為一組,相對布置,共用一條進(jìn)氣流道;另外,設(shè)備底部由錐段改為方形結(jié)構(gòu),側(cè)面布置排氣口,如圖16所示。

圖16 共用流道Fig.16 The shared channel

共用流道的的設(shè)備內(nèi)流線如圖17所示,流道速度矢量圖如圖18所示,煙氣在設(shè)備內(nèi)的流動(dòng)形式基本相同,且能夠較為均勻的分散至各個(gè)流道。此外由于設(shè)備底部由錐段改為方形,結(jié)構(gòu)上會(huì)產(chǎn)生較大的不連續(xù)性,煙氣在設(shè)備底部會(huì)發(fā)生較為明顯的混流,再排出設(shè)備。

優(yōu)化前后的結(jié)果對比列于表3。顯然,設(shè)計(jì)方案優(yōu)化后的吸收劑區(qū)域速度分布不均勻度平均值和標(biāo)準(zhǔn)差與優(yōu)化前基本相同,但流量的標(biāo)準(zhǔn)差大幅降低,即通過共用流道的設(shè)計(jì)方法,一定程度上實(shí)現(xiàn)分倉但不分流道的目的,從而在維持原吸收劑利用效率的同時(shí),能夠大幅優(yōu)化煙氣進(jìn)入每個(gè)吸收劑料倉的均勻程度,對提高吸收劑的使用率具有顯著效果。

圖17共用流道后設(shè)備內(nèi)流線圖
圖18共用流道后設(shè)備流道速度矢量圖Fig.18Velocity vector in shared channel device
表3優(yōu)化結(jié)果對比Tab.3 Comparison of optimization results

3設(shè)備設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

根據(jù)上述關(guān)于干式酸氣吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)值分析結(jié)論,開展具體的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)及實(shí)物圖如圖19所示。

圖19 干式酸氣吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及實(shí)物圖Fig. 19 Structure design and physical diagramof dry acid gas absorber

干式酸氣吸收器設(shè)計(jì)為箱式立方體結(jié)構(gòu),頂部設(shè)有DN200煙氣進(jìn)口,下部為高度 200mm 圓變方錐段結(jié)構(gòu),較大的進(jìn)氣空間用以煙氣擴(kuò)散和降低初速。設(shè)備中部為干式吸收劑料倉區(qū)域,共分6組,并列擺放,以增加吸收劑的進(jìn)口面積從而降低設(shè)備阻力。每組干式吸收劑尺寸為 800mm× 800mm×100mm ,總體積滿足工藝計(jì)算的吸收劑用量需求。同時(shí)采用共用流道的方式,即在第1、6組料倉與殼體處、第2和3、4和5組料倉之間共設(shè)置4道煙氣流道,寬度分別為 30mm 和 60mm 。設(shè)計(jì)較大的料倉寬度和流道尺寸,能夠進(jìn)一步降低煙氣流速,使其有足夠時(shí)間和空間進(jìn)行擴(kuò)散,從而使煙氣進(jìn)入干式吸收劑前有較為平緩的流動(dòng)狀態(tài),由此煙氣被均勻分配進(jìn)入各個(gè)料倉。煙氣經(jīng)流道通過各吸收劑料倉后,再匯入設(shè)備底部,由排氣口排出。此外,設(shè)備底部設(shè)計(jì)為方形,排氣口位于側(cè)面,從而可以布置于地面上,方便安裝,根據(jù)上述干式酸氣吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體設(shè)備如圖19所示。

經(jīng)實(shí)際測試,酸氣吸收器設(shè)備阻力為 241Pa ,略低于數(shù)值模擬結(jié)果的 260Pa ,這是由于在實(shí)際設(shè)備中,料倉內(nèi)吸收劑受重力影響,會(huì)發(fā)生輕微的下沉,造成細(xì)微的氣體流道通路,從而降低了阻力,但兩者差距較小。同時(shí),通過冷態(tài)試驗(yàn)和第三方檢測(結(jié)果列于表4),表明該酸氣吸收器能夠滿足連續(xù)運(yùn)行時(shí)煙氣除酸的需求,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能和工藝要求,并滿足尾氣達(dá)標(biāo)排放。

表4尾氣排放第三方檢測測試數(shù)據(jù)Tab.4Third-partytest data of exhaust emissions

4結(jié)論

利用數(shù)值分析軟件,模擬酸氣吸收器運(yùn)行試驗(yàn)過程,分析流道寬度、設(shè)備進(jìn)口尺寸和吸收劑料倉分倉等因素對吸收器性能的影響。此外,根據(jù)數(shù)值分析結(jié)論,開展了設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并加工制造。經(jīng)設(shè)計(jì)加工后的酸氣吸收器中干式吸收劑的平均利用率有所提升,設(shè)備阻力降低,節(jié)約能耗。通過實(shí)際應(yīng)用和測試,進(jìn)一步證明酸氣吸收器能夠滿足連續(xù)運(yùn)行時(shí)煙氣除酸的需求,實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能和工藝要求。酸氣吸收器可應(yīng)用于放射性廢物焚燒煙氣干法凈化等特殊領(lǐng)域,具有較好的前景和工程應(yīng)用的實(shí)際意義。

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Numerical analysis and structural design of dry acid gas absorber

ZHANG Xurui, ZHANG Yu, ZHANG Xiaobin, RUAN Jiasheng, XU Wei, ZHENG Bowen (China Institute for Radiation Protection,Three Wastes Treatment Research Institute,Taiyuan 030006)

Abstract:Compared with the conventional wet scrubber,dry acid gas absorber has simple operation process, low equipment cost and maintenance cost. In addition,waste liquid discharge can be avoided,which can effectively avoid secondary waste treatment problems. Through reasonable design equipment forms and structural sizes,the dry acid gas absorbers have high acid removal eficiencyand absorbent utilization rate,and maintain a relative lower equipment resistance to reduce energy consumption.Therefore,the finite element analysis software workbench is used to simulate the equipment operation and analyze the influence of design parameters on the equipment performance.The results show that when the channel width increases,the utilization rate of absorbent can be efectively improved.However,the Sub-warehouse design of the absorbent silo can significantly reduce the equipment resistance while weakening the utilization rate of theabsorbent.In addition, the design method of the shared runwaycan be further adopted,which can improve thegas distribution flow field of the equipment and ensure the efective use of the absorbent.Finally,through actual applicationand test,it is proved that the acid gas absorber can meet the needs of flue gas removal during continuous runtime.

Key words: dry acid gas absorber; numerical simulation; utilization rate

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