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《管束式除霧器除霧特性數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、管束式除霧器除霧特性數(shù)值模擬 摘要：采用計算流體力學（CFD）對管束式除霧器內(nèi)部流場進行數(shù)值計算，分析除霧效率及壓力損失隨葉片傾角、顆粒粒徑、煙氣流速等參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明：除霧效率隨顆粒粒徑及煙氣流速的增大而增加，隨葉片傾角的增大而減小；壓力損失隨煙氣流速的增大而增加，隨葉片傾角的增大而減?。蝗~片傾角15°的管束壓力損失過大，不符合實際應用；葉片傾角60°的管束適合作為前級粗除?F，控制進入后級除霧器的顆粒濃度；葉片傾角30°的管束適合作為后級精除霧，控制吸收塔的顆粒排放總量?！ ￡P(guān)鍵詞：除霧器；吸收塔；葉片傾角；煙氣流速；顆粒粒徑；除霧效率；
2、壓降 1概述 在燃煤鍋爐末端脫硫過程中，控制吸收塔后煙囪顆粒物排放含量的設(shè)施主要為折流板除霧器與濕式電除塵的串聯(lián)組合。折流板除霧器在其工作流速下，對粒徑20μm以上顆粒的去除效率顯著，但是對粒徑20μm以下小顆粒的去除效率不佳[1]；后級濕式電除塵雖對細小顆粒有較好的去除效率，但是存在功耗大、易腐蝕、運行成本高、易發(fā)生擊穿而導致除霧效率下降等缺點，不利于企業(yè)的長期使用[2]。隨著環(huán)保力度的加大，在超低排放政策下，如何對細小顆粒進行高效率地去除，同時保證運行成本的可持續(xù)性，是亟待解決的難題。 管束式除霧器是近年來興起并逐漸得到應用的新型高效除霧器，
3、具有對細小顆粒去除效率高、阻力小、投資成本低、維護簡單等特點[3]。已有神華國華孟津電廠[4]、重慶神華萬州電廠[5]、河北國華定州電廠[6]等多個電廠采用管束式除霧器實現(xiàn)了顆粒物的超低排放，即在吸收塔入口顆粒物含量≤30mg/Nm3的前提下，吸收塔煙囪出口顆粒物含量≤5mg/Nm3，并可在長時間連續(xù)穩(wěn)定運行?！ ∧壳?，對于管束式除霧器的研究主要集中在工程實踐階段，通過對部分已投運的脫硫機組出，入口粉塵含量及煙氣壓力進行檢測，獲取除塵效率、壓力損失等相關(guān)數(shù)據(jù)。但除霧器運行環(huán)境為氣-液-固三相耦合，影響因素多、工況復雜，通過實際工程僅能獲取綜合除霧效率，
4、且開發(fā)成本高、周期長、可視化效果差，難以針對性地對除霧器進行優(yōu)化設(shè)計?！ ∮嬎懔黧w力學（CFD）是一種快速發(fā)展的數(shù)值仿真技術(shù)，該技術(shù)可克服實際工程試驗研究的局限性，利用該技術(shù)對除霧器除霧性能開展的研究備受關(guān)注。石振晶等[7]采用低雷諾數(shù)k-ε模型對波紋板除霧器不同流速下的除霧特性進行了對比分析。何思程等[8]采用RNG湍流模型對旋流板除霧器流場及壓降特性進行了模擬。Udalova等[9]采用標準k-ε模型預測波紋板除霧器除霧效率。Wu等[10]采用STD和低雷諾數(shù)k-ε模型對折流板除霧器進行了研究，并與實驗結(jié)果對比得出低雷諾數(shù)k-ε湍流模型與實驗結(jié)果更
5、為接近的結(jié)論。國內(nèi)部分學者[11-20]采用歐拉-拉格朗日模型對吸收塔內(nèi)多種除霧器進行了數(shù)值計算。然而，對管束式除霧器除霧特性進行的數(shù)值模擬較少?！ ”疚牟捎肅FD技術(shù)對管束式除霧器流場進行模擬，考察了煙氣流速、葉片角度、顆粒粒徑等參數(shù)對除霧效率及壓力損失的影響，為管束式除霧器的進一步優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。 2模型建立與計算方法 2.1流場計算的假設(shè) 管束式除霧器由為多個圓筒組成，圓筒內(nèi)周向布置扇形葉片。煙氣攜帶大量液滴，經(jīng)葉片旋流后產(chǎn)生向上的離心運動。液滴慣性較大，易脫離煙氣的旋流軌跡而甩向壁面，粘附在壁面上下滑，從而實現(xiàn)氣液分離。為在保證與實際情
6、況盡可能契合的前提下減小計算量，本文僅針對單個管束通道內(nèi)的煙氣流動進行流場計算，并做出以下假設(shè)與簡化： ?。?）煙氣流場為定常流場，流動參數(shù)不隨時間變化?！ 。?）將煙氣視為不可壓縮氣體。 ?。?）忽略葉片厚度，將其視為無限薄的面?！ 。?）以水代替漿液，且顆粒直徑視為恒定，忽略蒸發(fā)，冷凝，聚并等過程。 ?。?）顆粒碰到壁面即視為被捕捉，不再參與剩余計算過程。 2.2模型的建立 采用三維建模軟件solidworks對管束式除霧器進行幾何建模，采用專業(yè)網(wǎng)格劃分軟件icem對模型進行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。由于葉片處煙氣流態(tài)發(fā)生急劇改變，為加強計算的精度，對
7、葉片處網(wǎng)格進行適當加密。計算域總網(wǎng)格數(shù)約140萬?！ ?.3氣相流場計算方法 將煙氣視為連續(xù)相，采用歐拉法計算氣相流場，通用方程為： 式中：ρ-氣相密度；？?I-通用場變量；t-時間；u-氣相速度；Γ-擴散系數(shù)；S-源項。在連續(xù)性方程、動量方程及能量方程中，通用場變量？?I和Γ分別為1、u、T和0、μ、K/c，其中T-氣相溫度，μ-動力粘度，K-傳熱系數(shù)，c-比熱容?！ 〔捎萌S雷諾時均Navier-stokes處理湍流，由于煙氣經(jīng)過葉片后產(chǎn)生強烈旋流，故本文采用對旋流適應性較好的realizablek-ε雙方程模型描述雷諾應力，采用標準壁面函數(shù)描
8、述近壁面流動情況。 2.4顆粒離散相計算方法 將顆粒視為離散相，采用拉格朗日法計算顆粒的運
