基于反应动力学的烟气脱硫反应器数值模拟

摘要

为优化高倍率灰钙循环烟气脱硫反应器流场分布,及探寻重要参数对脱硫效率的影响规律,选用合理的CFD数值模拟计算方案,并结合动力学台架实验数据及计算拟合所得到的脱硫反应动力学模型,对额定处理量40000 m^(3)/h脱硫反应器内的流场和脱硫反应过程进行模拟。首先,针对原设计反应器模拟结果出现流场分布不均现象,提出优化方案,并对比了优化前后反应器内速度场、湍流强度场、静压场等的分布情况;然后,通过热态数值模拟,综合考察了近绝热饱和温差(AAST)、增湿水量以及固气比3个主要工艺参数对脱硫效率的影响,并将模拟结果与试验结果进行对比验证。结果表明:进料不均匀造成颗粒分布不均是流场的主要问题,针对该问题提出在反应器中增加导流叶片的优化方案,通过延长转向流场、强化湍流使流场更加均匀,增强了流动稳定性;AAST对脱硫效率影响明显,脱硫效率随AAST的减小而增大,AAST增加15℃,脱硫效率随之可降低33.5%,最佳AAST为15℃左右;增湿水量也是影响脱硫效率的主要参数之一,脱硫效率随增湿水量增加而升高,增湿水量达到1000 kg/h前,脱硫效率增速较快,增湿水量在1000~1300 kg/h时,脱硫效率增速有所减缓,在增湿水量升至1300 kg/h时,实测脱硫效率达到最大值93%左右;脱硫效率随固气比的增加而增加,最多可使脱硫效率提高25%左右;另外,模拟与实测值拟合度较高。