湿法烟气脱硫系统除雾器流场仿真及优化设计

胡 强 王济平

（国家电投集团远达环保工程有限公司 重庆 401122）

引言

燃煤电厂污染物主要包括SO2与NOX以及粉尘等，对于此类污染排放物，燃煤电厂建立了专门的污染物减排系统，湿法烟气脱硫系统是主要系统，而除雾器则为湿法烟气脱硫系统中主要的设备，一般安装于吸收塔顶部位置，主要收集烟气当中掺杂的液滴，避免后续设备遭腐蚀与污染。其性能是否优良对脱硫系统起到十分重要的意义。因此，脱硫系统安全稳定运行，对除雾器流场仿真与优化设计具有十分重要的影响。

1 除雾器流场仿真

1.1 模型简化

除雾器运行阶段，每个通道的流动情况非常相似，差异化较小，本文仅模拟除雾器单一通道流动状况，即对除雾器两叶片之间流动进行模拟。本文模拟选取板型主要为波纹板、带圆管波纹板与带倒勾波纹板。烟气于除雾器内的流动较为繁琐，计算机无法进行精准模拟，在允许无法范围内对流场进行简化设置，具体简化如下：二维定向流动；不可压缩气体；液滴为理想球体，不发生形变与转动；忽略液滴彼此发生的聚合、撞击等现象；忽略气液彼此发生的传热以及液滴发生的摩擦与热反应等具体现象；液滴接触版面即被认作被采集；忽略壁面水墨发生的溅射反弹与撕裂等，并忽略二次携带[1]。

1.2 计算参数与相关取值说明

参考脱硫改造除雾器具体运行工况，选取合适的变量进行模拟计算，获得有关工况的压降以及除雾效率。波纹板、倒钩状的波纹板以及圆管状的波纹板,除雾器高180mm，板间距的情况20mm、30mm、40mm，进气流速 1-8m/s,液滴直径 10-50um。

2 除雾器优化设计

除雾效率与系统压降是影响除雾器性能的主要因素，叶片作为除雾器重要构成，其优劣直接对除雾效率与系统压降产生影响，继而对脱硫系统产生影响[2]。

传统波纹板尽管自身压降较低，但除雾效率也相对较低，不符合脱硫系统的需求。带倒钩波纹板尽管除雾效率较高，但气速过大时系统压降也相对较高。本文模拟选用带圆管波纹板，此种除雾器叶片的设计思路较为新颖。通过数值模拟显示，带圆管除雾器压降比传统波纹板稍高一些，板间距为30mm，变化进气速度压降仍小于30Pa。带圆管除雾器除雾效率比传统波纹板除雾器高。因此对压降要求严格除雾效率不高的同时应选取带圆管波纹板，对除雾效率要求较高、压降不重点考虑的可选带倒钩波纹板。

经反复模拟计算与尺寸变更，优化设计出新型除雾器结构，模拟结果见表1所示。新型除雾器选取进气速度为6m/s时，气流通过中部时圆管与倒钩后压力明显下降，倒钩较小，压降小于带倒钩波纹板。倒钩与圆管搭配可以对大部分液滴进行采集，增强除雾效率。除雾效率选取液滴直径为30微米。

表1 各类型除雾器模拟结果统计表

从表1可知，气速大于2m/s，对30微米液滴效率可达84%；气速大于3m/s，对20微米液滴效率可达82%，而传统除雾器均无法达到此效果。新型除雾器压降高于传统除雾器，气速为6m/s以内，压降处于100Pa以内，符合脱硫塔除雾器设计需求。因此，针对新型除雾器气速可设计为4-6m/s，不产生二次携带并保证除雾效率可达90%以上，部分效果可达100%，且压降小于100Pa，符合设计需求[3]。

结语

本文通过对除雾器流场方针与优化设计进行简单阐述，并对新型除雾器与传统除雾器进行数据分析对比，获得了有关情况下的除雾效率与系统压降，并对其中的影响因素与原因进行简单分析，从而提出除雾器叶片设计的全新优化思路，为湿法烟气脱硫系统除雾器流场仿真与优化设计提供参考与借鉴。