一种湿法脱硫流场的模拟系统及模拟方法技术方案

本发明专利技术提供了一种湿法脱硫流场的模拟系统和模拟方法，拟在解决湿法脱硫喷淋塔内流场的CFD数值模拟结果，受模型选择、边界条件设置、网格离散化等因素影响准确性差的问题，本发明专利技术通过物模试验来验证湿法脱硫喷淋塔数值模拟结果的准确性和设计可行性，而且本发明专利技术提供的模拟系统还可以针对其他理论模拟或初始设计进行验证。本发明专利技术将物模试验作为验证湿法脱硫喷淋塔数值模拟结果准确性和设计可行性的依据，通过流场的物模试验来确定喷淋塔内部结构是否可靠。本发明专利技术还提供了湿法脱硫流场的模拟方法，能够模拟喷淋塔内的流场分布，进而验证湿法脱硫喷淋塔数值模拟结果和优化真实湿法脱硫喷淋塔的结构设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于湿法脱硫
，具体涉及一种湿法脱硫流场的模拟系统及模拟方法，尤其涉及一种燃煤电厂湿法脱硫流场的模拟系统及模拟方法。
技术介绍
湿法脱硫(WFGD)是目前世界上工艺最成熟、应用最广泛的烟气脱硫方法，占据了80％以上的烟气脱硫市场，是大型燃煤电厂烟气脱硫的首选技术。燃煤电厂湿法脱硫工艺一般采用喷淋塔作为吸收塔，其是烟气脱硫系统的核心设备，主要由浆液池、托盘、喷淋层、除雾器及附属烟道等组成，通常采用脱硫剂吸收液与烟气逆流接触的方式来布置。脱硫剂吸收液通过循环泵送至塔内不同高度布置的喷淋层，由喷嘴向下喷出形成分散的小雾滴往下降落；烟气从进口烟道进入喷淋塔向上流动，与向下掉落的浆液充分接触并相互掺混，从而实现对二氧化硫进行洗涤脱除；脱硫后的烟气携带着大量浆液雾滴进入除雾器区，雾滴被除雾器除去后，烟气通过出口烟道进入烟囱排放。喷淋塔具有阻力小，内构件少，不易结垢等优点，已成为大型燃煤电厂石灰石(石灰)—石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称，是流体力学的一个分支。它是伴随着近代流体力学、计算机技术和数值计算技术的发展而发展的，是一门具有强大生命力的边缘科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。简单地说，CFD相当于“虚拟”的在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。通常影响喷淋塔设计和喷淋塔的脱硫效率的关键因素是塔内复杂的流场对于喷淋塔这一反应器，仅靠试验难以揭示塔内的流场情况，因此数值模拟在认识喷淋塔气体流动规律与指导设计、放大上起着重要的作用。工业上主要从优化塔内流场角度出发来开发高效低成本的喷淋塔及湿法脱硫系统，因此对湿法喷淋塔及脱硫系统内流场进行研究具有重要意义。然而目前国内研究单位主要集中在喷淋塔及整个系统流场的CFD数值模拟等方面，虽然CFD数值模拟是流场研究的一项有效工具，具有明显经济性和实用性，但受模型选择、边界条件设置、网格离散化等因素影响，CFD数值模拟结果的准确性和设计可行性仍然有待提高。因此，如何提高湿法脱硫系统流场的CFD数值模拟的准确性和设计可行性，已成为行业内的科技开发型企业广泛关注的焦点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种湿法脱硫流场的模拟系统及模拟方法，尤其是一种燃煤电厂湿法脱硫流场的模拟系统及模拟方法。本专利技术提供的湿法脱硫流场的模拟系统，采用物模试验来验证湿法脱硫喷淋塔数值模拟结果准确性和设计可行性，通过流场物模试验来确定喷淋塔内部结构，从而有效的提高了湿法脱硫系统流场数值模拟的准确性和设计可行性。本专利技术提供了一种湿法脱硫流场的模拟系统，包括喷淋塔模型、供风系统、供水系统和在线控制系统；所述喷淋塔模型包括进口烟道、浆液池、托盘、喷淋层、除雾器和出口烟道；所述供风系统与所述喷淋塔模型的进口烟道相连通；所述供水系统与所述喷淋塔模型的喷淋层和浆液池相连通；所述在线控制系统分别与所述供风系统以及供水系统相连接。优选的，所述供风系统包括轴传动离心式鼓风机、风机变频控制器、供风系统的在线测试装置和供风管路；所述供水系统包括循环水泵、水泵变频控制器、供水系统的在线测试装置和供水管路；所述在线控制系统分别与所述供风系统的在线测试装置以及供水系统的在线测试装置相连接；所述在线控制系统包括信号采集器、控制器和计算机；所述信号采集器一端与在线测试装置相连接，另一端与计算机相连接；所述喷淋塔模型在竖直方向上，自下到上依次设置有浆液池、进口烟道、托盘、喷淋层、除雾器和出口烟道；所述在线测试装置包括气体流量计、液体流量计、液位计、温度计和气压计中的一种或多种。优选的，还包括投粉装置与除尘系统；所述投粉装置与所述喷淋塔模型的进口烟道相连通；所述除尘系统与所述喷淋塔模型的出口烟道相连通。本专利技术提供了一种湿法脱硫流场的模拟方法，包括以下步骤：A)设置试验模式，开启在线控制系统；B)以空气为模拟烟气，在不同负荷条件下，由所述供风系统经由进口烟道送入喷淋塔中，烟气自下而上经过喷淋塔后，经由出口烟道排出喷淋塔；对喷淋塔进口、各喷淋层进口、除雾器进口、除雾器出口和喷淋塔出口中的一处或多处的状态进行测试，得到测试结果；所述状态包括截面速度分布和/或压力分布；C)将上述步骤得到的测试结果，与数值模拟结果或设计数据进行比较，判断数值模拟结果或设计数据的准确程度。优选的，所述试验模式包括干态速度分布试验、干态压力分布试验、湿态速度分布试验和湿态压力分布试验中的一种或多种；所述数值模拟结果包括CFD数值模拟结果。优选的，所述试验模式为干态速度分布试验的具体步骤为：A1)设置干态速度分布试验，开启供风系统和在线控制系统，关闭供水系统和喷淋层；B1)以空气为模拟烟气，在不同负荷条件下，所述模拟烟气由所述供风系统经由进口烟道送入喷淋塔中，模拟烟气自下而上经过喷淋塔后，经由出口烟道排出喷淋塔；所述不同负荷条件为100％、75％、50％和35％BMCR烟气流速；对喷淋塔进口、各喷淋层进口、除雾器进出口和喷淋塔出口的截面速度分布进行测试，得到测试结果；C1)将上述步骤得到的测试结果进行计算，得到截面速度分布的均方根差Cv，根据均方根差Cv判断截面速度分布的均匀性，从而验证数值模拟结果或设计数据的准确程度；所述Cv的计算式如式(1)所示： C v = Σ i = 1 n ( v i - v ‾ v ‾ ) 2 n - 1 × 100 % - 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿法脱硫流场的模拟系统，其特征在于，包括喷淋塔模型、供风系统、供水系统和在线控制系统；所述喷淋塔模型包括进口烟道、浆液池、托盘、喷淋层、除雾器和出口烟道；所述供风系统与所述喷淋塔模型的进口烟道相连通；所述供水系统与所述喷淋塔模型的喷淋层和浆液池相连通；所述在线控制系统分别与所述供风系统以及供水系统相连接。

【技术特征摘要】
1.一种湿法脱硫流场的模拟系统，其特征在于，包括喷淋塔模型、供风系统、供水系统和在线控制系统；所述喷淋塔模型包括进口烟道、浆液池、托盘、喷淋层、除雾器和出口烟道；所述供风系统与所述喷淋塔模型的进口烟道相连通；所述供水系统与所述喷淋塔模型的喷淋层和浆液池相连通；所述在线控制系统分别与所述供风系统以及供水系统相连接。2.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，所述供风系统包括轴传动离心式鼓风机、风机变频控制器、供风系统的在线测试装置和供风管路；所述供水系统包括循环水泵、水泵变频控制器、供水系统的在线测试装置和供水管路；所述在线控制系统分别与所述供风系统的在线测试装置以及供水系统的在线测试装置相连接；所述在线控制系统包括信号采集器、控制器和计算机；所述信号采集器一端与在线测试装置相连接，另一端与计算机相连接；所述喷淋塔模型在竖直方向上，自下到上依次设置有浆液池、进口烟道、托盘、喷淋层、除雾器和出口烟道；所述在线测试装置包括气体流量计、液体流量计、液位计、温度计和气压计中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，还包括投粉装置与除尘系统；所述投粉装置与所述喷淋塔模型的进口烟道相连通；所述除尘系统与所述喷淋塔模型的出口烟道相连通。4.一种湿法脱硫流场的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：A)设置试验模式，开启在线控制系统；B)以空气为模拟烟气，在不同负荷条件下，由所述供风系统经由进口烟道送入喷淋塔中，烟气自下而上经过喷淋塔后，经由出口烟道排出喷淋塔；对喷淋塔进口、各喷淋层进口、除雾器进口、除雾器出口和喷淋塔出口中的一处或多处的状态进行测试，得到测试结果；所述状态包括截面速度分布和/或压力分布；C)将上述步骤得到的测试结果，与数值模拟结果或设计数据进行比较，判断数值模拟结果或设计数据的准确程度。5.根据权利要求4所述的模拟方法，其特征在于，所述试验模式包括干态速度分布试验、干态压力分布试验、湿态速度分布试验和湿态压力分布试验中的一种或多种；所述数值模拟结果包括CFD数值模拟结果。6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，所述试验模式为干态速度分布试验的具体步骤为：A1)设置干态速度分布试验，开启供风系统和在线控制系统，关闭供水系统和喷淋层；B1)以空气为模拟烟气，在不同负荷条件下，所述模拟烟气由所述供风系统经由进口烟道送入喷淋塔中，模拟烟气自下而上经过喷淋塔后，经由出口烟道排出喷淋塔；所述不同负荷条件为100％、75％、50％和35％BMCR烟气流速；对喷淋塔进口、各喷淋层进口、除雾器进出口和喷淋塔出口的截面速度分布进行测试，得到测试结果；C1)将上述步骤得到的测试结果进行计算，得到截面速度分布的均方根差Cv，根据均方根差Cv判断截面速度分布的均匀性，从而验证数值模拟结果或设计数据的准确程度；所述Cv的计算式如式(1)所示： C v = Σ i = 1 n ( v i - v ‾ v ‾ ) 2 n - 1 × 100 % - - - ( 1 ) , ]]>其中，vi表示测点速度，表示测试的截面速度平均值，n表示测试截面的测点数。7.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，所述试...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏寅彪，叶兴联，杨丁，赖晖才，
申请(专利权)人：福建龙净环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35