1、 模擬說明及三維模型

本次模擬對象為某脫硫塔頂部除霧器，由于監測點位含水量過大，對監測結果影響較大，現場提出如下解決方案：拆掉一半旋流葉片，減少離心風速，即降低旋流而上液滴量，整體風速降低也有利于液滴在重力作用下的降落，從而達到減少測點處含水量的目的。脫硫二級旋流器除霧的原理主要基于離心分離和慣性碰撞的物理機制，用于在濕法脫硫（如石灰石-石膏法）系統中高效去除煙氣中的霧滴和微小顆粒。但由于煙囪中的水量大部分并非從旋流器而來，而是由于煙囪升高，溫度降低，氣體凝結而成的水；經現場實際測量：從煙囪標高40m處至出口，每隔5m監測一段水量，監測數據如下所示：

模擬方法及目的：本次模擬采用DPM模型，筒壁采用wall-film邊界，液滴粒徑取50μm；在40m標高至75m標高之間，每隔5m位置處設一圓環面作為液滴入射面，根據上述所測水量輸入液滴流量；并從原始檢測孔位置（標高55.3m）至最高極限監測點（監測面位置距煙囪出口為2倍煙囪直徑）每隔3m設置一處監測面，并拾取每個監測面上的粒子分布，并以此為判斷拆掉一半旋流葉片是否能達到降低測點含水量目的的依據。

圖1 三維模型

圖中x2~x9為各圓環液滴入射面；c1~c6為各粒子分布監測面。

流場模擬的關鍵：

1、速度場分布：

• 核心參數：煙氣流速和其旋轉的切向速度。切向速度直接決定了離心力的大小。
• 分析目標：確保流場均勻，避免出現低速區（除水無效）或高速區（可能導致二次夾帶）。理想的流場是在旋流器下游形成穩定、強烈的旋流。

2、壓力場分布：

• 核心參數：系統壓降。旋流器的引入必然會增加煙氣的阻力，表現為系統壓降升高。
• 分析目標：在保證除水效率的前提下，優化旋流器葉片角度、密度等結構，盡可能降低壓降，以減少引風機的能耗。

3、液滴軌跡與捕集效率：

• 核心參數：液滴的粒徑分布。CFD模擬可以追蹤不同粒徑液滴的運動軌跡。
• 分析目標：模擬旋流器對不同粒徑液滴（特別是15μm以下的細小液滴）的捕集效率。目標是讓盡可能多的液滴軌跡終止于煙囪壁面。

4、二次夾帶風險：

• 核心參數：壁面液膜的穩定性與煙氣流速。
• 分析目標：分析煙囪壁面的液膜是否會被高速旋轉的煙氣重新撕碎并帶走（即二次夾帶）。這反而會降低除水效果甚至惡化情況。需要確保排水系統暢通，能及時將匯集的水排走。

2、 模擬結果

經模擬，本煙囪內的煙氣流動狀態如下所示：