循环流化床脱硫塔气固流动特性CPFD模拟
发布时间：2021-11-09 14:21
采用计算颗粒流体力学（computation particle fluid dynamics,CPFD）方法对工业规模的循环流化床脱硫塔内气固两相流场进行三维、全尺寸数值模拟。在计算中充分考虑颗粒–气体、颗粒–颗粒以及颗粒–壁面之间相互作用。通过网格无关性分析和试验验证,证明所建模型及其结果的正确性,对比分析调节前后脱硫塔内部气固流场特征的变化规律。研究结果表明,调整后的气流场分布更加均匀,紊乱度更小,流体回流及返混程度降低,促进脱硫剂颗粒均匀满布塔体,从而有利于脱硫效率提高;壁面磨损率随颗粒速度增大而增大,颗粒径向运动对壁面造成的磨损较为严重;颗粒停留时间随着颗粒粒径增加而增加。根据文中计算条件,综合对比分析发现加装4片直挡板的调节方案其调节效果最佳。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
循环流化床脱硫塔物理模型及截面位置(b)
3232中国电机工程学报第40卷粒质量流率随运行时间的变化。在50000网格数下的颗粒质量流率曲线波动较大。而150000和300000网格数下的颗粒质量流率曲线波动程度较小，两者波动规律较为接近，为此综合考虑计算成本和计算精度，故本文选择150000网格数对脱硫塔进行模拟。图3为在150000网格数下脱硫塔径向高度10m与15m截面上的气体质量流率随运行时间的变化规律。从图中可看出在运行至5s时刻后，气体质量流率趋于稳定，且一直保持这个趋势，故本文选择10s~15s的时间范围作为模拟的稳态计算时间段，并将该时间段内计算结果的统计平均值作为所需分析的特征量平均值。气体质量流率/(kg/s)时间/s0268144101225020015010050010m15m稳态参考时间段图3气体质量流率分布Fig.3Gasmassflowratedistribution图4为脱硫塔的整体及局部网格划分图，考虑到文丘里管与脱硫塔底部及塔体连接处流动状态最为剧烈，故对此处进行了网格局部细化处理。经过网格均匀性测试，该网格数可以得到理想的模拟结果，并且不会影响到大涡模型的计算结果。ZYXZYX(a)整体(b)局部正视图图4脱硫塔网格划分Fig.4Desulfurizationtowermeshgeneration1.4边界参数本文仅针对脱硫塔内气固流动特性展开模拟，暂不考虑化学反应、温度等因素对其流场影响。其中气相采用空气代替，颗粒相采用氢氧化钙(脱硫剂)代替，其设置参数如表1所示。表1计算参数Tab.1Calculationparameter参数数值气相密度/(kg/m3)1.172气相黏度/(kg/(ms))1.845×105颗粒相密度/(kg/m3)2210颗粒最大堆积密度/(kg/m3)0.6压力常数1最大定向碰撞动量/
3232中国电机工程学报第40卷粒质量流率随运行时间的变化。在50000网格数下的颗粒质量流率曲线波动较大。而150000和300000网格数下的颗粒质量流率曲线波动程度较小，两者波动规律较为接近，为此综合考虑计算成本和计算精度，故本文选择150000网格数对脱硫塔进行模拟。图3为在150000网格数下脱硫塔径向高度10m与15m截面上的气体质量流率随运行时间的变化规律。从图中可看出在运行至5s时刻后，气体质量流率趋于稳定，且一直保持这个趋势，故本文选择10s~15s的时间范围作为模拟的稳态计算时间段，并将该时间段内计算结果的统计平均值作为所需分析的特征量平均值。气体质量流率/(kg/s)时间/s0268144101225020015010050010m15m稳态参考时间段图3气体质量流率分布Fig.3Gasmassflowratedistribution图4为脱硫塔的整体及局部网格划分图，考虑到文丘里管与脱硫塔底部及塔体连接处流动状态最为剧烈，故对此处进行了网格局部细化处理。经过网格均匀性测试，该网格数可以得到理想的模拟结果，并且不会影响到大涡模型的计算结果。ZYXZYX(a)整体(b)局部正视图图4脱硫塔网格划分Fig.4Desulfurizationtowermeshgeneration1.4边界参数本文仅针对脱硫塔内气固流动特性展开模拟，暂不考虑化学反应、温度等因素对其流场影响。其中气相采用空气代替，颗粒相采用氢氧化钙(脱硫剂)代替，其设置参数如表1所示。表1计算参数Tab.1Calculationparameter参数数值气相密度/(kg/m3)1.172气相黏度/(kg/(ms))1.845×105颗粒相密度/(kg/m3)2210颗粒最大堆积密度/(kg/m3)0.6压力常数1最大定向碰撞动量/
【参考文献】：
期刊论文
[1]载锰飞灰吸附剂脱除SO2的实验研究[J]. 赵杰,郑仙荣,樊保国,宋凯,蒋海燕. 中国电机工程学报. 2019(15)
[2]湿法脱硫喷淋除尘过程的数值模拟[J]. 李晨朗,冀秉强,宋蔷,姚强. 中国电机工程学报. 2019(04)
[3]烟气脱硫脱硝流化床反应器入口导流板的数值模拟与优化[J]. 李鹏飞,朱晓华,李睿,王志鹏,俞非漉. 环境工程. 2017(08)
[4]循环流化床脱硫塔流场结构优化数值模拟[J]. 吴晅,梁盼龙,于萌,刘卫. 锅炉技术. 2016(02)
[5]竖直管气固鼓泡流化床传热机理的CPFD模拟[J]. 魏庆,姚秀颖,张永民. 化工学报. 2016(05)
[6]CFB-FGD技术的工业应用模糊综合评价[J]. 张纬,由长福,廖宏楷,徐齐胜,肖小清. 工程热物理学报. 2015(05)
[7]应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD数值模拟[J]. 张瑞卿,杨海瑞,吕俊复. 中国电机工程学报. 2013(23)
[8]循环流化床烟气脱硫塔入口结构改进的数值模拟[J]. 宋健斐,彭园园,郭本玲,魏耀东,朱廷钰. 环境工程学报. 2010(10)
[9]循环流化床烟气脱硫塔进口流场模拟及优化[J]. 宫国卓,叶树峰,陈运法,解强. 中国矿业大学学报. 2010(01)
[10]基于蒙特卡罗法的脱硫塔内气固流动数值模拟[J]. 彭正标,袁竹林. 中国电机工程学报. 2008(14)
硕士论文
[1]多管文丘里循环流化床烟气脱硫冷态试验研究及数值模拟[D]. 李伟.东南大学 2006
本文编号：3485521
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
循环流化床脱硫塔物理模型及截面位置(b)
3232中国电机工程学报第40卷粒质量流率随运行时间的变化。在50000网格数下的颗粒质量流率曲线波动较大。而150000和300000网格数下的颗粒质量流率曲线波动程度较小，两者波动规律较为接近，为此综合考虑计算成本和计算精度，故本文选择150000网格数对脱硫塔进行模拟。图3为在150000网格数下脱硫塔径向高度10m与15m截面上的气体质量流率随运行时间的变化规律。从图中可看出在运行至5s时刻后，气体质量流率趋于稳定，且一直保持这个趋势，故本文选择10s~15s的时间范围作为模拟的稳态计算时间段，并将该时间段内计算结果的统计平均值作为所需分析的特征量平均值。气体质量流率/(kg/s)时间/s0268144101225020015010050010m15m稳态参考时间段图3气体质量流率分布Fig.3Gasmassflowratedistribution图4为脱硫塔的整体及局部网格划分图，考虑到文丘里管与脱硫塔底部及塔体连接处流动状态最为剧烈，故对此处进行了网格局部细化处理。经过网格均匀性测试，该网格数可以得到理想的模拟结果，并且不会影响到大涡模型的计算结果。ZYXZYX(a)整体(b)局部正视图图4脱硫塔网格划分Fig.4Desulfurizationtowermeshgeneration1.4边界参数本文仅针对脱硫塔内气固流动特性展开模拟，暂不考虑化学反应、温度等因素对其流场影响。其中气相采用空气代替，颗粒相采用氢氧化钙(脱硫剂)代替，其设置参数如表1所示。表1计算参数Tab.1Calculationparameter参数数值气相密度/(kg/m3)1.172气相黏度/(kg/(ms))1.845×105颗粒相密度/(kg/m3)2210颗粒最大堆积密度/(kg/m3)0.6压力常数1最大定向碰撞动量/
3232中国电机工程学报第40卷粒质量流率随运行时间的变化。在50000网格数下的颗粒质量流率曲线波动较大。而150000和300000网格数下的颗粒质量流率曲线波动程度较小，两者波动规律较为接近，为此综合考虑计算成本和计算精度，故本文选择150000网格数对脱硫塔进行模拟。图3为在150000网格数下脱硫塔径向高度10m与15m截面上的气体质量流率随运行时间的变化规律。从图中可看出在运行至5s时刻后，气体质量流率趋于稳定，且一直保持这个趋势，故本文选择10s~15s的时间范围作为模拟的稳态计算时间段，并将该时间段内计算结果的统计平均值作为所需分析的特征量平均值。气体质量流率/(kg/s)时间/s0268144101225020015010050010m15m稳态参考时间段图3气体质量流率分布Fig.3Gasmassflowratedistribution图4为脱硫塔的整体及局部网格划分图，考虑到文丘里管与脱硫塔底部及塔体连接处流动状态最为剧烈，故对此处进行了网格局部细化处理。经过网格均匀性测试，该网格数可以得到理想的模拟结果，并且不会影响到大涡模型的计算结果。ZYXZYX(a)整体(b)局部正视图图4脱硫塔网格划分Fig.4Desulfurizationtowermeshgeneration1.4边界参数本文仅针对脱硫塔内气固流动特性展开模拟，暂不考虑化学反应、温度等因素对其流场影响。其中气相采用空气代替，颗粒相采用氢氧化钙(脱硫剂)代替，其设置参数如表1所示。表1计算参数Tab.1Calculationparameter参数数值气相密度/(kg/m3)1.172气相黏度/(kg/(ms))1.845×105颗粒相密度/(kg/m3)2210颗粒最大堆积密度/(kg/m3)0.6压力常数1最大定向碰撞动量/
【参考文献】：
期刊论文
[1]载锰飞灰吸附剂脱除SO2的实验研究[J]. 赵杰,郑仙荣,樊保国,宋凯,蒋海燕. 中国电机工程学报. 2019(15)
[2]湿法脱硫喷淋除尘过程的数值模拟[J]. 李晨朗,冀秉强,宋蔷,姚强. 中国电机工程学报. 2019(04)
[3]烟气脱硫脱硝流化床反应器入口导流板的数值模拟与优化[J]. 李鹏飞,朱晓华,李睿,王志鹏,俞非漉. 环境工程. 2017(08)
[4]循环流化床脱硫塔流场结构优化数值模拟[J]. 吴晅,梁盼龙,于萌,刘卫. 锅炉技术. 2016(02)
[5]竖直管气固鼓泡流化床传热机理的CPFD模拟[J]. 魏庆,姚秀颖,张永民. 化工学报. 2016(05)
[6]CFB-FGD技术的工业应用模糊综合评价[J]. 张纬,由长福,廖宏楷,徐齐胜,肖小清. 工程热物理学报. 2015(05)
[7]应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD数值模拟[J]. 张瑞卿,杨海瑞,吕俊复. 中国电机工程学报. 2013(23)
[8]循环流化床烟气脱硫塔入口结构改进的数值模拟[J]. 宋健斐,彭园园,郭本玲,魏耀东,朱廷钰. 环境工程学报. 2010(10)
[9]循环流化床烟气脱硫塔进口流场模拟及优化[J]. 宫国卓,叶树峰,陈运法,解强. 中国矿业大学学报. 2010(01)
[10]基于蒙特卡罗法的脱硫塔内气固流动数值模拟[J]. 彭正标,袁竹林. 中国电机工程学报. 2008(14)
硕士论文
[1]多管文丘里循环流化床烟气脱硫冷态试验研究及数值模拟[D]. 李伟.东南大学 2006
本文编号：3485521
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