喷淋层运行方式对脱硫塔内气液两相运动规律和蒸发冷却过程影响的数值模拟

通过计算流体力学方法对大型脱硫塔内不同喷淋层的运行方式进行数值仿真,并和工程现场数据作对比.模拟采用欧拉-拉格朗日方法,并考虑了气液两相间的各种耦合作用,以及气相湍流速度脉动的随机特征对颗粒相的影响.主要结论如下:①各喷淋工况下,在烟气入口高度范围内,截面平均气流总速度和水平向(水平烟气方向)分速度均达到峰值后快速衰减,其中后者至底层喷淋处趋于零;截面平均垂直速度分量沿塔高方向的变化曲线几乎完全重合,且在整个烟气入口高度范围内单调线性增加;②各喷淋方案中,仅底层喷淋时塔内的气相温度场和水蒸气浓度场最不均匀,烟气出口截面的平均温度明显高于其他工况,出口截面的平均湿度也未达到饱和;而仅顶层喷淋时,上述不均匀性明显减小;③各喷淋方案(除仅底层喷淋外),截面平均气相温、湿度沿塔高方向变化曲线的极值都出现在烟气入口高度的下部1/4处;随着喷淋层数增多,温度曲线的最大值降低,湿度曲线的最低值则升高;④仅底层喷淋时的蒸发水量为4层喷淋全部开启时的4/5;而仅顶层喷淋时的蒸发水量和开启更多喷淋层时已没有明显差别.各喷淋方案中,仅顶层喷淋时的蒸发比率最高.     

液相催化氧化法烟气脱硫工艺研究

研究以Mn2+作为催化剂的液相催化氧化烟气脱硫工艺,对解决目前中小型燃煤锅炉的污染现状有着重要的意义.针对我国中小型燃煤锅炉烟气的特点,采用了以MnSO4为催化剂的液相催化氧化烟气脱硫工艺.为了优化工艺参数,在实验室建立了实验模型,模拟现场实际运行的状况,对Mn2+为催化剂的脱硫效率影响因素进行了研究.实验结果表明:当SO2浓度小于2000mg/m3,烟气流量1.5 L/min时,吸收液体积20mL,温度为28℃,pH值5～6,Mn2+浓度为0.12 mol/L时,脱硫效率可以达到85%以上.     

喷淋方向对船舶I型脱硫塔内部流场的影响

随着船舶尾气排放法规的严苛,如何提高船舶脱硫塔脱硫效率以及减小压降成为生产设计中的重要因素。本文以I型脱硫塔为研究对象,通过改变喷嘴的喷射方向对内部流场特性进行了优化。首先利用欧拉-拉格朗日方程建立了气液两相流动模型,其中烟气为连续相,喷淋液滴为离散相。采用多孔介质模型替代除雾器以计算其产生的压降,利用Ansys Fluent分别仿真三个不同喷射方向(A30、A90、A150)的脱硫塔内部流场。将A30的仿真结果与工厂实验进行对比,结果表明仿真得到的脱硫塔烟气出口温度及入口至除雾器下方的压降值与实验数据基本一致,证明了仿真的准确性。通过对三种喷射条件下的内部流场、温度及压力特性的对比研究,结果表明：三种喷射方向对脱硫塔压降影响不大,对烟气的降温效果均不佳,其中 A90所产生的降温效果和压降与A30几乎一样,A150喷射产生的压降相对较大及烟气降温效果相对较好;三种喷射方向均易造成烟气产生逃逸,其中A90逃逸现象最严重;A30的烟气截面速度标准偏差值Mf相对较低,更有助于气液两相接触。综合考虑采用A30喷射方式更有利于脱硫。     

液态金属中气体射流过程数值模拟研究

应用欧拉-欧拉法双流体模型描述液态金属中气体射流搅拌过程的两相流动及气泡分布.采用分别描述气泡和液体湍流的k-ε两相湍流模型,重点分析气泡和液体在流场中的受力,详细讨论了阻力、升力等相间作用力对气泡分布的影响.结果表明,气泡的喷射对熔池起搅拌作用,中心线上入口处气含率最高,进入熔池后迅速下降,到一定高度后下降趋势变缓,在出口附近趋于不变.预测结果和文献中的实验结果进行对比表明,在给出合理的相间作用力模型时,该模型预测值和实验结果符合较好.     

变参数对深冷烟气脱硫效果的影响

为了减少烟气中SO2的排放,提出了对烟气中的SO2进行深冷液化分离的脱硫方法。基于Aspen plus建立了一种深冷脱硫流程,选用SRK(Soave Redich-Kwong)物性方法对流程进行稳态模拟,研究了深冷温度、深冷压力和SO2浓度对深冷液化分离效果的影响规律。搭建了深冷脱硫试验台,进行了试验验证。研究发现,对于SO2质量浓度为1 000 mg/m3的烟气,深冷压力为500 kPa时,深冷温度从-15℃降至-45℃过程中,SO2脱除效率从40.2%增加到73.2%;深冷温度在-45℃时,从500 kPa增加到4 000 kPa过程中,脱除效率从73.2%提高到92.9%;提高SO2浓度有利于提高脱除效率。综合结果表明,深冷液化分离系统具有较好的液化和分离效果。若SO2脱除效率在80%以上时,其工艺参数范围为:深冷温度低于-35℃,深冷压力高于2 000 kPa。     

求解两相蒸发和冷凝问题的气液相变模型

为了更精确简单地求解两相流中的蒸发和冷凝问题,基于FLUENT中的流体体积(VOF)方法提出了一种气液相变模型,该模型适应于两相中一相为非饱和相,即处于过热或过冷状态,另一相为饱和相,即处于饱和状态.该气液相变模型中:非饱和相导热系数和比热容为真实的物性参数;假设饱和相导热系数等于0,饱和相比热容等于非饱和相比热容;界面处相变率仅由非饱和相决定,最后,通过一维Stefan问题相界面位置的分析解和二维膜态沸腾气相体积比的精确解,验证了该相变模型的精确性和可行性.文中工作为该相变模型的推广应用奠定了基础.     

石灰石一石膏湿法烟气脱硫效率影响因素分析

从5个方面分析了影响石灰石一石膏湿法烟气脱硫效率的因素，并对各因素进行了综合探讨。     

湿法烟气脱硫的理论和实验研究(Ⅱ)--湿壁塔烟气脱硫数学模型

以中试湿壁塔为基础,一个通用型湿法烟气脱硫（ＷＦＧＤ）模型被发展。该模型包含一个总反应器模型和４个速率控制步骤,即ＳＯ２的吸收、ＨＳＯ－３的氧化、石灰石的溶解和石膏的结晶。ＷＦＧＤ中所有重要的组分：ＳＯ２（ｇ）、ＳＯ２（ａｑ）、ＨＳＯ－３、ＳＯ２－３、ＨＳＯ－４、ＳＯ２－４、ＣＯ２（ｇ）、ＣＯ２（ａｑ）、ＨＣＯ－３、ＣＯ２－３、Ｃａ２＋、ＣａＣＯ３（ｓ）、Ｍｇ２＋、Ｏ２（ｇ）、Ｏ２（ａｑ）、ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ＋和ＯＨ－均在模型中被考虑。该建模方法可应用于其它类型湿法烟气脱硫装置的设计中。     

石灰石—石膏湿法烟气脱硫效率影响因素分析

从5个方面分析了影响石灰石—石膏湿法烟气脱硫效率的因素,并对各因素进行了综合探讨。     

基于CFD的活性炭烟气脱硫数值模拟

以移动床作为吸附装置,建立了反应器三维非稳态流动和传热的数学模型,将活性炭对烟气中SO2的吸附作为研究对象,利用CFD软件对移动床内的SO3浓度场、烟气速度场和压力场进行模拟计算,研究了烟气入口速度、烟气入口SO2浓度等因素对脱硫效率的影响。结果表明:反应器入口片脱硫效果明显,出口处脱硫效果减弱。为增大脱硫效果,应增大活性炭下移速度或降低烟气速度。     

自吸式反应器的数值模拟及在酵母发酵中的应用

采用计算流体力学(CFD)模拟和酵母发酵实验相结合的方法,研究自吸式反应器内的气液两相流动及传质。基于对自吸式反应器内流体流动、气液相际传质的研究,采用加置气体分布器的方法强化自吸式反应器内流体力学传递性能,并将数值模拟结果应用于酵母发酵。结果表明:在相同的培养条件下,加装气体分布器的自吸式反应器培养酵母比无气体分布器的自吸式反应器产率平均提高23.64%。     

烟气脱硫过程对环境影响的生命周期评价

简要介绍了生命同期评价（LCA）的内容，特点 步骤，针对烟气干，湿两种脱硫工艺进行了LCA环境影响评价。无论从温室效应还是从酸雨影响，湿法脱硫比干法脱硫对环境的影响要小得多，因此应采用湿法脱硫工艺。     

自吸式离心泵自吸过程的非稳态数值模拟

为研究自吸式离心泵的自吸过程,选取外混式自吸离心泵为研究对象,基于非稳态数值模拟方法,采用VOF多相流模型和标准k-ε模型,通过简化的边界条件,研究该自吸式离心泵的气液两相混合流动和分离过程,并且分析各监测点的含气率、速度、压力.结果表明：自吸过程中会产生气液分层现象,降低排气效率;在叶轮与蜗壳的间隙较小处,会产生高强度的含气率波动.     

湿蒸气汽轮机除湿级去湿性能的数值计算

采用了解压力耦合方程的半隐式方法数值求解湿蒸气汽轮机除湿级轴对称环形通道内可压缩粘性汽流控制方程组，得出考虑去湿槽口抽吸效应的旋流流场；在所得蒸汽流场基础上数值求解水滴运动微分方程，确定水滴运动规律及沉积特性。文中根据某一湿蒸气汽轮机除湿级的计算结果分析了静叶气流出口角、水滴直径、环形通道长度及汽流初始径向分速等参数对级的去湿性能的影响，并提出了关于除湿级结构设计的若干建议。     

泵外防气装置沉降部分数值模拟

部分油田在深井泵开采期采用注气驱油,油井的油气比较高。减少高含气抽油井中气体对泵工作影响的有效措施是在泵的入口处安装气锚(泵下防气装置和泵外防气装置),使油流中的自由气在进泵之前分离出来,通过油套环形空间排到地面。针对井下气锚分气机理及分气效率进行了探讨性研究,采用计算流体动力学软件FLUENT,对泵外防气装置沉降部分的气液两相流动进行数值模拟,研究了气锚的长度、油气比对分离效率的影响,并优化出分离效果最佳的沉降段长度。     

石灰浆液荷电喷雾脱硫流场的数值模拟

为了获得脱硫塔内荷电石灰浆液脱硫率的理论计算方法,开展了荷电气液两相流场的数值模拟.通过试验用脱硫塔内部荷电喷雾脱硫特点的分析,建立了几何模型、静电场模型和两相流模型,通过商用Fluent6.3计算功能的扩展,获得环状电极静电场分布,进而实现感应静电场与两相流场的耦合计算,分析了浆液荷电条件下的两相流场特性及其对脱硫效果的影响.结果表明:电场强度分布基本对称于脱硫塔轴线,随着与电极距离的增加场强衰减迅速;浆液滴荷电使射流区外侧卷吸区域加大,浆液滴速度下降,电极附近射流影响区域变短,有利于加强两相接触和SO2吸收,同向并流的荷电脱硫增益更明显.     

煤层气井筒气液两相流数值模拟

在煤层气井开采过程中由于井底积液的影响,会在管道中形成气液两相流动。用数值模拟方法研究含气率、进口压力、进口温度、压降等参数对气液两相流流态的影响。结果表明：进口压力和进口温度对气液两相流流态影响较小;含气率对两相流流态的影响很大,决定了气液两相的流态,当含气率小于0.2时,气液两相流呈现泡状流,当含气率在0.2～0.3时气液两相流流态呈现段塞流,当含气率在0.5～0.6时,气液两相流流态呈现搅动流,当含气率超过0.8时,气液两相流流态呈现环状流;压降对流体的影响较为复杂,随着压降增加,流态会缓慢发生变化,管内两相流中的气体膨胀,改变了截面含气率以及气液两相的表观速度,使两相流流态发生了转变;当压降超过一定值时,流态会从一种形态转变为另外一种形态。     

湿法烟气脱硫的理论和实验研究（Ⅰ）：湿壁塔脱硫反应系统及操作特性

根据落膜塔原理,一个中试湿法烟气脱硫系统被建立了用来模拟工业气液并流填料塔的ＳＯ２吸收过程。该系统由１００ｋＷ的天然气燃烧器,直径３．２６ｃｍ高５ｍ的湿壁塔和１１０Ｌ的持液槽等组成。该系统能等温操作,主要操作参数如进塔ＳＯ２浓度,浆液ｐＨ值和Ｌ／Ｇ比等能被控制在设定值。该系统能用于石灰石／石灰的ＷＦＧＤ研究,同时为湿壁塔ＷＦＧＤ模型研究提供了原型和模型验证的实验手段。     

湿法烟气脱硫喷淋塔内气液流场的数值模拟

本文以300MW机组喷淋塔为研究对象,利用Fluent软件对塔内气液两相流场进行三维数值模拟。结果发现喷淋对塔内烟气具有整合作用,可以有效地使气体分布趋向均匀;塔内靠近塔壁和中间部分喷嘴布置较少,导致气流逃逸,降低了吸收效率。模拟结果对喷淋塔的现场运行及结构优化设计具有一定的指导作用。     

倾斜方管内气液两相分层流界面的稳定性分析

利用双流体模型推导了倾斜方管内气液两相流界面波的色散方程，分析了界面的稳定性，系统研究了管道尺寸，气液两相流量，液相粘度，表面张力及通道倾角对界面稳定性的影响。