一种新型脱硫反应塔的制作方法

本发明涉及脱硫塔，具体涉及一种新型脱硫反应塔。

背景技术：

1、燃煤发电机组湿法石灰石-石膏脱硫工艺是电厂烟气so2脱除的主流技术，脱硫塔内部烟气流场分布直接决定脱硫吸收效率、浆液喷淋利用率，同时塔本体高度直接影响工程投资与土建成本。

2、现有主流脱硫塔内部普遍采用bfi（boilingfoam integration）技术制作塔内均流构件，即沸腾-泡沫一体化的bfi托盘，bfi托盘为带风帽开孔板结构，烟气侧向进塔后，受入口偏流影响，塔内极易产生大范围旋流、回流现象，截面流速分布均匀性差，速度相对标准偏差高；流场不均会造成局部喷淋浆液与烟气接触不充分，脱硫效率下降，为改善流场，现有方案只能依靠增加塔体高度，延长烟气混合路径，以此削弱入口偏流带来的流场畸变，塔高增加带来设备、钢结构、土建投资显著上升。

3、因此亟需一种脱硫塔，能够在降低塔体高度前提下，实现塔内烟气快速均匀分布，降低传质构件阻力，减少对上游烟道流场优化的依赖，降低脱硫系统投资与运行能耗。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种新型脱硫反应塔，以能够在降低塔体高度前提下，实现塔内烟气快速均匀分布，降低传质构件阻力，减少对上游烟道流场优化的依赖，降低脱硫系统投资与运行能耗。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型脱硫反应塔，包括塔体、烟气进口、烟气出口、浆液池和喷淋层，塔体内部设有布置在浆液池液面上方的均流管传质构件，均流管传质构件包括多孔基板以及多根竖直布置的均流管，多孔基板上开设有若干通孔，每一个通孔向下固接一根均流管，均流管为两端贯通的空心直管，烟气出口设置在塔体顶部，烟气进口接入塔体内部的位置设置在浆液池液面的标高位置，烟气由烟气进口进入塔体内部并向上流入各个均流管管内，从均流管上端流出后进入喷淋层,基于计算流体动力学，采用realizable k-ε湍流模型结合双向耦合离散相模型，对塔体内的气液两相流场进行预测。

3、进一步的，塔体内烟气的连续相在欧拉坐标系下描述，烟气采用稳态不可压缩理想气体假设，针对烟气求解连续性守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分输运方程。

4、进一步的，浆液池中的浆液雾化后形成的液滴颗粒在烟气的携带下换热并伴随着运动，对液滴颗粒受力分析后求解颗粒运动方程，引入颗粒随机游走模型和液滴蒸发模型。

5、进一步的，塔体内的烟气采用simplec算法进行压力-速度耦合，以截面速度相对标准偏差rsd作为烟气在塔体内的流场均匀性评价指标。

6、进一步的，通孔呈正三角形排布，通孔的孔径为10mm～240mm，相邻的孔间距为1.5倍自身的孔径。

7、进一步的，均流管的高径比为7.5～12.5，均流管的下端与多孔基板通孔对齐连通，均流管上端为自由出口，管壁封闭无侧向开孔。

8、进一步的，喷淋层包括双向空心锥喷嘴和设置在塔体内壁上的偏心实心锥喷嘴，浆液池中的浆液泵送至喷淋层向下喷淋，与均流管上端流出的烟气逆流接触完成脱硫反应。

9、本方案的有益效果为：

10、采用多孔基板-竖直均流管组合的传质构件，依靠均流管自身管阻对各通道流量实现自均衡，能够有效消解入口烟气偏流带来的流量分配不均问题；仿真结果表明，小试工况下截面速度相对标准偏差rsd可降至12%左右。无需依靠塔体高度实现烟气混合，对比同等处理规模传统脱硫塔，可缩减塔体高度约15m，大幅降低设备制造、钢结构支撑、土建基础的工程投资。

11、在相同烟气工况下，相比于传统bfi托盘，本发明均流管传质构件可有效降低系统压损传质段阻力下降直接降低引风机运行负荷，减少机组厂用电消耗，实现脱硫系统节能运行。

12、配套完整cfd数值仿真设计流程，选用realizable k-ε湍流模型结合双向耦合dpm离散相模型，完整覆盖烟气连续相湍流流动、液滴运动、湍流扩散、液滴蒸发相变物理过程；通过网格无关性校验、速度相对标准偏差rsd评价指标，可定量评估不同开孔排布、孔径、高径比、开孔率对构件性能的影响，能够在设计阶段完成参数迭代优化，减少实体试验工作量，可靠指导大容量机组脱硫塔的工程设计。

1.一种新型脱硫反应塔，其特征在于：包括塔体、烟气进口、烟气出口、浆液池和喷淋层，塔体内部设有布置在浆液池液面上方的均流管传质构件，均流管传质构件包括多孔基板以及多根竖直布置的均流管，多孔基板上开设有若干通孔，每一个通孔向上固接一根均流管，均流管为两端贯通的空心直管，烟气出口设置在塔体顶部，烟气进口接入塔体内部的位置设置在浆液池液面的标高位置，烟气由烟气进口进入塔体内部并向上流入各个均流管管内，从均流管上端流出后进入喷淋层。

2.根据权利要求1所述的新型均流脱硫反应塔，其特征在于：基于计算流体动力学，采用realizable k-ε湍流模型结合双向耦合离散相模型，对塔体内的气液两相流场进行预测，塔体内烟气的连续相在欧拉坐标系下描述，烟气采用稳态不可压缩理想气体假设，针对烟气求解连续性守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分输运方程。

3.根据权利要求2所述的新型均流脱硫反应塔，其特征在于：浆液池中的浆液雾化后形成的液滴颗粒在烟气的携带下换热并伴随着运动，对液滴颗粒受力分析后求解液滴颗粒的运动方程，引入颗粒随机游走模型和液滴蒸发模型，液滴颗粒运动方程为：

4.根据权利要求3所述的新型均流脱硫反应塔，其特征在于：塔体内的烟气采用simplec算法进行压力-速度耦合，以截面速度相对标准偏差rsd作为烟气在塔体内的流场均匀性评价指标；

5.根据权利要求1所述的一种新型脱硫反应塔，其特征在于：通孔呈正三角形排布，通孔的孔径为10mm～240mm，相邻的孔间距为1.5倍自身的孔径。

6.根据权利要求5所述的一种新型脱硫反应塔，其特征在于：均流管的高径比为7.5～12.5，均流管的下端与多孔基板的通孔对齐连通，均流管上端为自由出口，管壁封闭无侧向开孔。

7.根据权利要求6所述的新型均流脱硫反应塔，其特征在于：喷淋层包括双向空心锥喷嘴和设置在塔体内壁上的偏心实心锥喷嘴，浆液池中的浆液泵送至喷淋层向下喷淋，与均流管上端流出的烟气逆流接触完成脱硫反应。