基于包鋼半干法脫硫塔內(nèi)噴霧過程的數(shù)值模擬設(shè)計(jì)學(xué)生：李曉安指導(dǎo)老師：黃軍老師.論文主要內(nèi)容1.介紹國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)的狀況2.半干法脫硫的工藝流程及影響半干法脫硫效率的因素3.論文研究的理論基礎(chǔ)4.論文研究的過程5.論文研究的結(jié)果6.結(jié)論.國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)的現(xiàn)狀煙氣脫硫濕法脫硫半干法脫硫干法脫硫.半干法脫硫工藝流程.影響半干法脫硫效率的因素鈣硫比出口煙溫與煙氣絕熱飽和溫度之差增濕水和煙氣濕度石灰漿液霧化粒徑入口SO2濃度氣流分布影響脫硫效率.論文研究的理論基礎(chǔ)論文研究的內(nèi)容屬于CFD理論范圍，因此論文包括模型的建立、模擬過程、結(jié)果輸出等都以CFD理論為基礎(chǔ)。介紹如下：1.什么是CFD。CFD是計(jì)算流體動力學(xué)的簡稱。是近代流體力學(xué)，數(shù)值數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，是一門具有強(qiáng)大生命力的邊緣科學(xué)。它以電子計(jì)算機(jī)為工具，應(yīng)用各種離散化的數(shù)學(xué)方法，對流體力學(xué)的各類問題進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，以解決各種實(shí)際問題。

.CFD基礎(chǔ)理論在CFD中，流體流動要受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括：質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律。質(zhì)量守恒方程動量守恒方程能量守恒方程.CFD的計(jì)算過程建立控制方程確定邊界條件與初始條件劃分計(jì)算網(wǎng)絡(luò)建立離散方程離散初始條件和邊界條件給定求解控制參數(shù)求解離散方程判斷解的收斂性顯示和輸出計(jì)算結(jié)果.CFD軟件結(jié)構(gòu)前處理器：CFD軟件輸入所求問題的相關(guān)數(shù)據(jù)，該過程一般是借助與求解器相對應(yīng)的對話框等圖形界面來完成的。求解器：求解器（solver）的核心是數(shù)值求解方案。常用的數(shù)值求解方案包括有限差分、有限元、譜方法和有限體積法等。后處理器：后處理的目的是有效地觀察和分析流動計(jì)算結(jié)果。.本論文采用的理論模型論文幾何模型以包鋼一燒半干法脫硫系統(tǒng)為背景，塔內(nèi)流場用空氣代替，流場模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型，噴霧顆粒模型采用離散相模型（DPM）。.數(shù)值模擬模型的建立論文脫硫塔模型煙氣進(jìn)口噴嘴塔身煙氣出口.網(wǎng)格的劃分.計(jì)算條件、邊界條件本文研究工況下，脫硫塔進(jìn)口煙氣速度為3m/s，煙氣溫度120度，噴嘴噴霧速度取94，溫度為20度。煙氣入口及噴嘴入口邊界條件設(shè)置為速度入口邊界，煙氣出口條件設(shè)置為壓力出口，塔身設(shè)置為壁面，所取對稱壁面設(shè)置為對稱面。本輪旨在觀察脫硫塔內(nèi)的流場分布和粒子軌跡分布，因而可以用空氣代替煙氣，以簡化計(jì)算模型，縮短計(jì)算時間。.數(shù)值模擬結(jié)果塔內(nèi)流場速度云圖.數(shù)值模擬結(jié)果速度矢量圖.數(shù)值模擬結(jié)果由圖可以看出，脫硫塔內(nèi)煙氣流速是影響塔內(nèi)流場的主導(dǎo)因素，噴霧流速對流場的影響僅局限在噴嘴附近的一小部分。原因在于煙氣質(zhì)量流量較噴霧質(zhì)量流量大得多，因此會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。煙氣速度在煙氣進(jìn)口處為3m/s，進(jìn)入塔內(nèi)流場后，由于塔身直徑的變化，根據(jù)質(zhì)量守恒原理，沿軸向方向速度略有減小，進(jìn)入塔身11m后速度場逐漸穩(wěn)定。.數(shù)值模擬結(jié)果脫硫塔內(nèi)顆粒分布（顆粒停留時間）.數(shù)值模擬結(jié)果脫硫塔內(nèi)顆粒分布（顆粒直徑分布）.數(shù)值模擬結(jié)果脫硫塔內(nèi)顆粒分布（顆粒速度分布）.數(shù)值模擬結(jié)果由顆粒分布圖可以看出：1.噴霧水滴在脫硫塔內(nèi)存在的時間很短，覆蓋區(qū)域大約在塔內(nèi)3~5m范圍內(nèi)，說明水滴與煙氣間的混合吸收是一個快速的過程，為了提高噴霧效果，需要盡可能延長水滴與煙氣的混合過程，以期能使二者均勻混合，提高脫硫效率。.數(shù)值模擬結(jié)果2.顆粒直徑在靠近塔中心部位分布比較大，原因是：顆粒在噴霧流場邊緣部位由于與煙氣流場發(fā)生卷吸，使其與煙氣的混合速度加快，與煙氣融合消失。而靠近內(nèi)側(cè)的，由于噴霧顆粒沒有與煙氣融合，而且顆粒之間會發(fā)生融合，從而大致內(nèi)側(cè)顆粒直徑大，且存在時間長，運(yùn)動距離遠(yuǎn)。.數(shù)值模擬結(jié)果3.噴霧顆粒高速由噴嘴噴出后，速度劇減，高速段僅占噴霧流場的很少一部分，且此區(qū)域流場分布緊促，顆粒僅在邊緣地帶與煙氣混合被吸收，接著流場直徑變大，噴霧速度進(jìn)一步減小，初步與煙氣流場混合，當(dāng)噴霧速度降到與煙氣流速相當(dāng)?shù)臅r候，噴霧與煙氣流場相互疊加作用，顆粒在該區(qū)域與煙氣相互混合，顆粒被吸收，該區(qū)域顆粒運(yùn)動距離最遠(yuǎn)，最終被煙氣全部吸收。.結(jié)論1.脫硫塔內(nèi)的流場分布比較均勻穩(wěn)定，煙氣不會出現(xiàn)大范圍的回流，旋轉(zhuǎn)等，利于脫硫過程的平穩(wěn)進(jìn)行；.結(jié)論2.煙氣與噴霧顆粒的混合由顆粒群外圍開始，且隨著顆粒軸向運(yùn)動距離的增加，該過程越來越劇烈，越來越穩(wěn)定。.結(jié)論3.顆粒速度影響噴霧流場的長度和寬