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基于CFD的WFGD吸收塔烟气入口结构参数优化分析开题报告

 2021-08-08 09:58:06  

全文总字数:937字

1. 研究目的与意义

众所周知,二氧化硫对环境的污染极为严重,就目前全世界的环境都不容乐。而基础工业的发展需要电力做保证,以化石原料为燃料又是目前最为广泛应用的发电技术。因此如何最大可能的减少二氧化硫的排放,成为很严肃的研究课题。湿法烟脱硫系统是现今状况下很有效的脱硫技术。而吸收塔是湿法烟气脱硫中的核心设备,脱硫效率是脱硫系统重要的性能指标之一,影响脱硫系统脱硫效率的因素较多。有吸收塔入口倾角、断面尺寸不同将影响塔内烟气的分布,从而影响脱硫效率。计算流体力学(CFD)是对流体流动、传热、传质等工程现象进行数值模拟的总称,CFD技术应用在新产品开发、工程研究与优化设计中是本世纪的重要发展方向,CFD为这些研究提供了便利,不仅节约了试验所需的高端实验室及试验设备,还为我们节约了时间。同时,为我们把一些十分棘手的问题简单化,使我们更能完美的完成一次有一次的研究、设计。本课题将应用CFD软件ANSYS FLUENT对吸收塔烟气入口结构参数进行优化分析,为吸收塔设计提供依据。从而制造出更为优越的吸收塔,以减少二氧化硫的排放,为保护我们赖以生存的环境而做出努力。

2. 国内外研究现状分析

以化石燃料为原料的发电技术仍为世界的主流,这就为我们引入了控制二氧化硫排放的课题。目前二氧化硫控制技术主要采用燃烧后脱硫技术,即烟气脱硫技术。其中80%为湿法烟气脱硫技术,如石灰石-石膏湿法、海水法、氨法、双碱法等,其中石灰石-石膏湿法应用最为广泛,相对的技术也比较成熟。大型火电机组烟气脱硫均以石灰石-石膏湿法工艺为主,并且石灰石-石膏湿法已成为我国燃煤电厂烟气脱硫的首选工艺,据统计,托运、在建和已经签订合同的烟气脱硫工艺,石灰石-石膏湿法脱硫工艺技术约占90%以上。在火电厂大型机组烟气脱硫装置研发方面,我国国内的脱硫设计计算,设备选型及工艺系统已经完全消化和吸收了国外的先进技术,关键技术已经全部掌握。总体来说已经跻身于这一领域的顶尖行列。汪洋[1]石灰石-石膏湿法烟气脱硫喷淋塔为研究对象,根据吸收塔内部的工作状况,以k-ε双方程模型为理论基础,运用有限体积法,采用交错网格,把速度和压力设定为原始变量,用gambit软件进行构造网格节点,再运用fluent软件计算开放式脱硫喷淋塔内的三维流场以及温度场;另外,他对烟气入射角度以及喷淋层布置对脱硫的影响进行了讨论。并得出结论:烟气倾斜入射对脱硫的效率明显高于水平入射,而且不同的喷淋高度对脱硫的效率也有显著的影响。肖国俊[2]同样用cfd软件fluent,采用k-ε模型和simple算法,针对湿法脱硫喷淋塔内部的三维流场进行了数值模拟。最后综合分析得出结论,当喷淋塔的烟气入口角度设定为向上倾斜18左右是其脱硫效率最佳。另外他结合实际给出了15至18这样一个范围,同时也得出利用cfd软件fluent对喷淋塔进行数值模拟得出的数据是极为可靠的。杜谦[3]等人,针对某工业小型湿法烟气脱硫喷淋塔进行了优化设计的模拟。运用e-l公式分别描述了烟气跟液滴的运动,计算分析了不同烟气入口角度下的速度场、塔内轴线压力以及温度场,他们对不同截面上加平均二氧化硫摩尔分数分布进行了分析,并最后得出结论烟气入口角度选择10左右比较合适。国外在这方面的研究成果也相当的丰硕。相对而言,由于国外起步就比我们早,所以各方面的工艺及生产技术设计理念都比较先进。而且,国外对环境更为重视,特别对二氧化硫的排放有非常严格的要求。意大利的卢卡跟法比奥[4]主要通过e-l方法,运用cfd软件对塔内的三维流场进行模拟。他们再次证明了fluent软件对工程模拟的可靠性,也指出在模拟中,喷淋塔喷雾入口是模拟的关键,需要谨慎对待、仔细分析。总的来说目前的湿法烟气脱硫技术相对比较成熟,但还有许多方面可以进行优化。这就需要我们熟练使用模拟软件,拥有创新意识,承接前人的研究成果,以做出更加完美的脱硫设备,为世界的环境做出贡献。

参考文献:

【1】汪洋. 湿法脱硫喷淋塔数值模拟[d].华北电力大学,2007

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容

(1)翻译并整理不少于3000字符的相关外文文献;

(2)学习并熟练使用CFD软件ANSYS FLUENT;

(3)对吸收塔入口结构进行相关的分析;

(4)对给定的相关入口结构参数进行细化,并应用FLUENT进行模拟;

(5)得出模拟结论,并反复试验模拟相互对比印证;

(6)撰写相关论文。

研究计划

( 1 ) 调研及查阅文献,写开题报告;(2012.2.13~2012.3.4)

( 2 ) 学习并熟练使用CFD软件;(2012.3.4~2012.3.28)

( 3 )用FLUENT对吸收塔的入口进行模拟,得出结论撰写论文;(2012.3.29~2012.5.21)

( 4 ) 准备答辩。(2012.5.22~2012.5.29)

4. 研究创新点

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