新型节能防腐烟囱内部旋涡流场数值模拟研究

摘要

湿法烟气脱硫技术因其技术工艺成熟、脱硫效率高、运行稳定可靠等优点，在我国得到了广泛的应用。湿法烟气脱硫后的烟气具有温度低、湿度大等特点，极易形成具有很强腐蚀性的冷凝酸液，造成烟囱的严重腐蚀问题。采用切向烟道进气方式的新型烟囱能够有效地避免烟气湿法脱硫后烟囱腐蚀问题的发生，具有十分广阔的应用前景。
　　本文利用Fluent软件对新型烟囱内烟气流动进行了较为全面的研究分析，包括基本的流场特征、液滴和固体颗粒的捕集效率，进气速度对新型烟囱防腐收尘性能及压降的影响。具体工作如下:
　　首先，对新型烟囱气相流场进行模拟分析。在保证高质量网格的基础上，模拟计算中采用了基于各向异性的RSM湍流模型的同时，相应采用二阶迎风格式和PRESTO压力插补格式进行数值模拟计算。经过研究分析得到了速度场和压力场的分布结构，在微观领域内揭示了新型烟囱内部各种流场的分布规律，分析了流场和新型烟囱防腐收尘性能之间的关系。
　　其次，对新型烟囱内部的气液/气固两相流进行模拟分析。采用离散相随机轨道模型和相间耦合模拟的方法对新型烟囱内部的液相液滴和固相尘粒进行模拟，经过研究分析得到了新型烟囱内液滴和固体尘粒的运动轨迹、气相流场对颗粒相的影响，以及尘粒入口位置对收尘效率的影响
　　最后，对不同入口速度下的新型烟囱内部烟气流场进行了数值模拟，得到了不同入口速度对新型烟囱防腐收尘性能和压力损失的影响关系曲线。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 湿法脱硫装置的广泛应用

1．1．2 湿法烟气脱硫后烟囱的腐蚀现状及原因

1．1．3 国内外应对湿法脱硫后烟囱腐蚀问题的对策

1．2 新型烟囱的概述

1．2．1 新型烟囱的发展历史

1．2．2 新型烟囱的工作原理及技术特点

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 研究的主要内容

1．5 本章小结

2 CFD数值模拟的基本理论和方法

2．1 引言

2．2 CFD概述及Fluent软件介绍

2．2．1 CFD概述

2．2．2 Fluent软件介绍

2．3 新型烟囱内部烟气流场数值计算方法

2．3．1 控制方程

2．3．2 湍流模型

2．3．3 离散格式及算法研究

2．3．4 边界条件

2．4 本章小结

3 新型烟囱内部流场数值模拟

3．1 引言

3．2 模型的建立及网格划分

3．2．1 模型的建立

3．2．2 模型网格划分

3．3 边界条件

3．3．1 模型假设

3．3．2 边界条件

3．4 初始化流场及计算求解

3．5 后处理及结果分析

3．5．1 速度场分析

3．5．2 压力场分析

3．6 本章小结

4 新型烟囱气固／气液两相流数值模拟

4．1 引言

4．2 两相流模型及数值模拟方法

4．2．1 两相流模型

4．2．2 数值模拟方法

4．3 颗粒运动轨迹研究

4．3．1 液滴的轨迹追踪

4．3．2 固体颗粒的轨迹

4．4 入口速度对新型烟囱性能的影响

4．5 本章小结

5 结论和展望

5．1 结论

5．2 不足和展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果