采用計(jì)算顆粒流體力學(xué)（computation particle fluid dynamics,CPFD）方法對工業(yè)規(guī)模的循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣固兩相流場進(jìn)行三維、全尺寸數(shù)值模擬。在計(jì)算中充分考慮顆粒–氣體、顆粒–顆粒以及顆粒–壁面之間相互作用。通過網(wǎng)格無關(guān)性分析和試驗(yàn)驗(yàn)證,證明所建模型及其結(jié)果的正確性,對比分析調(diào)節(jié)前后脫硫塔內(nèi)部氣固流場特征的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,調(diào)整后的氣流場分布更加均勻,紊亂度更小,流體回流及返混程度降低,促進(jìn)脫硫劑顆粒均勻滿布塔體,從而有利于脫硫效率提高;壁面磨損率隨顆粒速度增大而增大,顆粒徑向運(yùn)動對壁面造成的磨損較為嚴(yán)重;顆粒停留時間隨著顆粒粒徑增加而增加。根據(jù)文中計(jì)算條件,綜合對比分析發(fā)現(xiàn)加裝4片直擋板的調(diào)節(jié)方案其調(diào)節(jié)效果最佳。 

【文章來源】：中國電機(jī)工程學(xué)報. 2020,40(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

循環(huán)流化床脫硫塔物理模型及截面位置(b)

3232中國電機(jī)工程學(xué)報第40卷粒質(zhì)量流率隨運(yùn)行時間的變化。在50000網(wǎng)格數(shù)下的顆粒質(zhì)量流率曲線波動較大。而150000和300000網(wǎng)格數(shù)下的顆粒質(zhì)量流率曲線波動程度較小，兩者波動規(guī)律較為接近，為此綜合考慮計(jì)算成本和計(jì)算精度，故本文選擇150000網(wǎng)格數(shù)對脫硫塔進(jìn)行模擬。圖3為在150000網(wǎng)格數(shù)下脫硫塔徑向高度10m與15m截面上的氣體質(zhì)量流率隨運(yùn)行時間的變化規(guī)律。從圖中可看出在運(yùn)行至5s時刻后，氣體質(zhì)量流率趨于穩(wěn)定，且一直保持這個趨勢，故本文選擇10s~15s的時間范圍作為模擬的穩(wěn)態(tài)計(jì)算時間段，并將該時間段內(nèi)計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)平均值作為所需分析的特征量平均值。氣體質(zhì)量流率/(kg/s)時間/s0268144101225020015010050010m15m穩(wěn)態(tài)參考時間段圖3氣體質(zhì)量流率分布Fig.3Gasmassflowratedistribution圖4為脫硫塔的整體及局部網(wǎng)格劃分圖，考慮到文丘里管與脫硫塔底部及塔體連接處流動狀態(tài)最為劇烈，故對此處進(jìn)行了網(wǎng)格局部細(xì)化處理。經(jīng)過網(wǎng)格均勻性測試，該網(wǎng)格數(shù)可以得到理想的模擬結(jié)果，并且不會影響到大渦模型的計(jì)算結(jié)果。ZYXZYX(a)整體(b)局部正視圖圖4脫硫塔網(wǎng)格劃分Fig.4Desulfurizationtowermeshgeneration1.4邊界參數(shù)本文僅針對脫硫塔內(nèi)氣固流動特性展開模擬，暫不考慮化學(xué)反應(yīng)、溫度等因素對其流場影響。其中氣相采用空氣代替，顆粒相采用氫氧化鈣(脫硫劑)代替，其設(shè)置參數(shù)如表1所示。表1計(jì)算參數(shù)Tab.1Calculationparameter參數(shù)數(shù)值氣相密度/(kg/m3)1.172氣相黏度/(kg/(ms))1.845×105顆粒相密度/(kg/m3)2210顆粒最大堆積密度/(kg/m3)0.6壓力常數(shù)1最大定向碰撞動量/

3232中國電機(jī)工程學(xué)報第40卷粒質(zhì)量流率隨運(yùn)行時間的變化。在50000網(wǎng)格數(shù)下的顆粒質(zhì)量流率曲線波動較大。而150000和300000網(wǎng)格數(shù)下的顆粒質(zhì)量流率曲線波動程度較小，兩者波動規(guī)律較為接近，為此綜合考慮計(jì)算成本和計(jì)算精度，故本文選擇150000網(wǎng)格數(shù)對脫硫塔進(jìn)行模擬。圖3為在150000網(wǎng)格數(shù)下脫硫塔徑向高度10m與15m截面上的氣體質(zhì)量流率隨運(yùn)行時間的變化規(guī)律。從圖中可看出在運(yùn)行至5s時刻后，氣體質(zhì)量流率趨于穩(wěn)定，且一直保持這個趨勢，故本文選擇10s~15s的時間范圍作為模擬的穩(wěn)態(tài)計(jì)算時間段，并將該時間段內(nèi)計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)平均值作為所需分析的特征量平均值。氣體質(zhì)量流率/(kg/s)時間/s0268144101225020015010050010m15m穩(wěn)態(tài)參考時間段圖3氣體質(zhì)量流率分布Fig.3Gasmassflowratedistribution圖4為脫硫塔的整體及局部網(wǎng)格劃分圖，考慮到文丘里管與脫硫塔底部及塔體連接處流動狀態(tài)最為劇烈，故對此處進(jìn)行了網(wǎng)格局部細(xì)化處理。經(jīng)過網(wǎng)格均勻性測試，該網(wǎng)格數(shù)可以得到理想的模擬結(jié)果，并且不會影響到大渦模型的計(jì)算結(jié)果。ZYXZYX(a)整體(b)局部正視圖圖4脫硫塔網(wǎng)格劃分Fig.4Desulfurizationtowermeshgeneration1.4邊界參數(shù)本文僅針對脫硫塔內(nèi)氣固流動特性展開模擬，暫不考慮化學(xué)反應(yīng)、溫度等因素對其流場影響。其中氣相采用空氣代替，顆粒相采用氫氧化鈣(脫硫劑)代替，其設(shè)置參數(shù)如表1所示。表1計(jì)算參數(shù)Tab.1Calculationparameter參數(shù)數(shù)值氣相密度/(kg/m3)1.172氣相黏度/(kg/(ms))1.845×105顆粒相密度/(kg/m3)2210顆粒最大堆積密度/(kg/m3)0.6壓力常數(shù)1最大定向碰撞動量/

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]載錳飛灰吸附劑脫除SO2的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 趙杰,鄭仙榮,樊保國,宋凱,蔣海燕.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2019(15)
[2]濕法脫硫噴淋除塵過程的數(shù)值模擬[J]. 李晨朗,冀秉強(qiáng),宋薔,姚強(qiáng).  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2019(04)
[3]煙氣脫硫脫硝流化床反應(yīng)器入口導(dǎo)流板的數(shù)值模擬與優(yōu)化[J]. 李鵬飛,朱曉華,李睿,王志鵬,俞非漉.  環(huán)境工程. 2017(08)
[4]循環(huán)流化床脫硫塔流場結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)值模擬[J]. 吳晅,梁盼龍,于萌,劉衛(wèi).  鍋爐技術(shù). 2016(02)
[5]豎直管氣固鼓泡流化床傳熱機(jī)理的CPFD模擬[J]. 魏慶,姚秀穎,張永民.  化工學(xué)報. 2016(05)
[6]CFB-FGD技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用模糊綜合評價[J]. 張緯,由長福,廖宏楷,徐齊勝,肖小清.  工程熱物理學(xué)報. 2015(05)
[7]應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐氣固流動和燃燒的CPFD數(shù)值模擬[J]. 張瑞卿,楊海瑞,呂俊復(fù).  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2013(23)
[8]循環(huán)流化床煙氣脫硫塔入口結(jié)構(gòu)改進(jìn)的數(shù)值模擬[J]. 宋健斐,彭園園,郭本玲,魏耀東,朱廷鈺.  環(huán)境工程學(xué)報. 2010(10)
[9]循環(huán)流化床煙氣脫硫塔進(jìn)口流場模擬及優(yōu)化[J]. 宮國卓,葉樹峰,陳運(yùn)法,解強(qiáng).  中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2010(01)
[10]基于蒙特卡羅法的脫硫塔內(nèi)氣固流動數(shù)值模擬[J]. 彭正標(biāo),袁竹林.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2008(14)

碩士論文
[1]多管文丘里循環(huán)流化床煙氣脫硫冷態(tài)試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D]. 李偉.東南大學(xué) 2006



本文編號：3485521