前几年应委托方要求,咱也研究过半干法脱硫塔内部的气液固多相流问题。
结论是,很难。
很多企业做半干法脱硫的仿真只是从气相流场考察塔内流场的速度分布,如果各文丘里管道候口速度大小偏差较小,上方气流没有偏斜,就证明文丘里前的导流板设计合理。
对于工程应用项目,只考虑气相分布的均匀性其实也是可以的,但是好奇心总会驱使技术偏执狂考察脱硫塔内部真实的物理过程,以便优化设备运行或者设计性能。
最近读到一篇东南大学钟教授团队的文章,咱觉的写的很赞。除了认真学习外,这样的好文章还是应当让更多行业内的工程技术人员了解。本文纯粹的好文分享,希望不要联系咱删除啊!
原文查看:Desulfurization characteristics of slaked lime and regulation optimization of circulating fluidized bed flue gas desulfurization process — A combined experimental and numerical simulation study
实验部分大概看了一遍,咱不关心,还是只对模拟情有独钟。
模拟的研究对象,当然是实际工程,不然这篇文章就不在咱工业界CFD的讨论范畴。
工程如下:
本文数值模拟汇总一览如下:
颗粒曳力模型:Wen_Yu;
SO2吸收过程:双膜理论;

连续相的烟气参数成分及离散相雾化喷嘴、消石灰物料成分、循环灰成分设置如下:
其中,雾化水量21.26-24.7m3/h;消石灰给料量:1.17-2.16t/h;循环灰量:70kg/s;

网格数量:100万(经过无关性验证);
计算稳定时间:20秒,数据统计:20-40s内的时间平均;
模拟结果和工程测试数据对比差异:5%以内;
模拟结果讨论的内容比较多,包括标准工况下的流动、SO2浓度、水蒸气含量分布等结果,以及各因素对脱硫效率影响的讨论。
关注的小伙伴可以详细查看原文,此处只讨论部分现象和结果。
模拟方法、结果和分析都比较合理,值得学习,大家不要喷。有文章的共同一作周博参与,我认为这个文章技术上是有保证的,毕竟十年前讨论过湿法脱硫的双膜理论,周博实力还是很强的。只是从工程角度,咱有些小问题想请教:
1、快速流化床文丘里上方离散相颗粒感觉挺少。不知道是床层内本就这么低还是采用CPFD方法设置的parcel数量较少导致的显示问题,如果显示数量太多,观察环核流动可能困难一些。不过咱之前也用该软件计算过内部的物料循环流动,其实床层内湍动现象是比较剧烈的,并没有如此稳定的环核流动现象(动画如下),另外咱用fluent空塔启动也没有观察到环核流动(同样见如下动画),所以看到fig.9(a)(b)图还是挺好奇这是怎么得到的。我在起始计算时给了一定的初始床层厚度,也没有核实计算90s后是否已经稳定,所以跟这篇文章得到的分布形式有些差别,但是如果初始不给定床层物料,从空塔启动,连续给料20s是否能形成稳定床层,还需要工程现场运维的小伙伴给个回复。如果20s内可以形成稳定床层,那么脱硫塔床层应该也挺低的,工程上怎么会出现塌床问题呢?!等有空了,咱也空塔启动跑个算例试试,看能不能复现环核流动现象。


2、本文半干法消石灰和循环灰直径范围大概是20-88微米,其实很小的颗粒了,而半干法内部雾化喷嘴喷出的液滴并非直接蒸发的,而是在蒸发的同时,碰撞床层物料后,使得物料发生团聚,然后产生大的团聚颗粒。我一开始以为物料向下落主要原因是因为颗粒团聚后蒸干之前烟气向上运行速度降至空塔速度5m/s左右,可能吹不动大颗粒,导致壁面附近大颗粒下落。当然我这个理解可能是错误的。在看到这篇文章后,发现快速流化床环核流动可能是文丘里后的扩口 射流外侧涡流产生的环核流动。
当然了,目前在barracuda的模拟仿真过程中,还很难考虑液滴和物料的碰撞凝并团聚以及蒸干再分离,过程过于复杂,无法考虑这么周全也可理解,总要一步一个脚印的来,这这篇文章咱认为很不错,有很多值得学习借鉴的地方,技术难度也是有的,不然不会至今只找到这一篇CFB-FGD考虑气液固三相+化学反应的工程级别的模拟研究文章。期待以后软件发展完善后可以考虑此现象,模拟就更精确了。这就是CFD有意思的点。
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