本案例為某鋼鐵有限公司2×600t/d石灰雙膛窯SDS脫硫反應器，脫硫工藝采用鈉基干法脫硫+布袋除塵器方案；本次模擬主要有兩個目的：（1）由于冬季SDS反應器內(nèi)煙氣溫度較低（約70℃），需通過熱風爐將煙氣加熱至約150℃，因此，需對熱風爐后的溫度場進行模擬，并添加合適導流形式，以保證在短距離內(nèi)可實現(xiàn)溫度的均勻分布；（2）小蘇打噴槍沿煙道徑向垂直深入，為保證均勻噴射，對噴射點及后續(xù)流場進行模擬，分析SDS反應器內(nèi)小蘇打顆粒的分布狀態(tài)，并添加相應的擾流措施來確保小蘇打又好又快地與煙氣混合均勻。

模型建立

按照反應器所提供圖紙大小以1：1建立三維模型，模型如下：

圖1 SDS反應器模型

圖中in1為溫度場監(jiān)測面，i1~i3為小蘇打顆粒分布監(jiān)測面。

邊界條件

計算參數(shù)如下，q1煙氣量為113077m3/h，煙氣溫度為70℃。進口邊界條件為速度進口，進口速度為26.88m/s；q2煙氣量為26385m3/h，煙氣溫度為70℃。進口邊界條件為速度進口，進口速度為14.59m/s；熱風爐進口熱煙氣量可等同于約22317m3/h，進口速度為42.71m/s；小蘇打粉量63kg/h；出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用LES模型，壁面函數(shù)為標準壁面函數(shù)，固壁面設(shè)置為無滑移壁面。

計算結(jié)果

本次模擬主要有4種形式，見下表：

序號	均布器（熱風爐）	均布器（噴射系統(tǒng)）	備注
1	無	無	原始狀態(tài)，溫度場和粒子場均不理想
2	R1	無	溫度場結(jié)果不理想，記為R1
3	R2	無	溫度場結(jié)果相對理想，記為R2
4	R2	D1	溫度場和粒子場均滿足要求，記為R2-D1

3.1 原始狀態(tài)

經(jīng)CFD模擬，煙氣在反應器內(nèi)的運行狀態(tài)如下圖所示：

熱風爐氣體流線	in1監(jiān)測面溫度云圖

圖3

從圖3中可以看出，由于Q2進口垂直于Q1進口，兩處低溫煙氣來流經(jīng)彎頭后會產(chǎn)生旋流，攜帶熱煙氣沿反應器四周螺旋向下擴散，到達in1監(jiān)測面時，存在局部高溫區(qū)域，最高溫度近200℃，以及大面積的低溫區(qū)域。

粒子跡線圖	出口監(jiān)測面顆粒濃度與時間的關(guān)系
i1截面粒子分布圖	i2截面粒子分布圖
i3截面粒子分布圖

圖4

從圖4中出口監(jiān)測面顆粒濃度與時間的關(guān)系圖可以看出：約2.3s時，小蘇打顆粒開始到達出氣口截面；即煙氣在反應器內(nèi)的停留時間約2.3s，說明小蘇打噴槍位置可滿足小蘇打停留時間的要求；i1~i3截面的粒子分布圖可以看出：每個截面上的粒子均呈環(huán)狀分布，中間區(qū)域幾乎無粒子，這說明旋流煙氣攜帶粒子同時螺旋向下擴散