吸附剂注射系统的建模实例

一个数值模拟的例子-吸附剂注射系统

情况

有两种常见类型的干吸附剂，它们被注入颗粒收集系统上游的烟道中以控制排放。注入干燥的碱颗粒（氢氧化钠、碳酸氢钠或水合石灰），以去除烟气中的酸性气体，如二氧化硫（SO2）、氯化氢（HCl）、三氧化硫（SO3）和硫酸（H2SO4）。

注入粉状活性炭（PAC）颗粒以去除汞和其他有毒化合物。吸附剂注射成本低，但如果设计不当，可能会导致试剂成本高。

为了尽量减少吸附剂的使用量，必须使用设计合理的喷枪将其注入烟道，使其有效地分散到气体中，并且烟道中的流动条件必须足以使颗粒悬浮所需的停留时间以完成所需的吸收。颗粒收集装置还允许固体和气体之间的反应发生更长的接触时间。

分析

采用数值流动模型对干法吸附剂喷射系统进行了数值模拟。该模型包括所有烟道工作，从喷射枪的上游开始，一直到颗粒收集器的入口。烟道工作的安排通常是特定于现场的，这使得每个应用都是独一无二的。模型入口处的速度、温度和物种浓度分布可以指定为均匀分布，也可以根据现场测量结果确定。在满负荷工况下，通常预测整个烟道的流量分布。

然后，可以通过使用流动改性装置（即旋转叶片，流动分离器，挡板和穿孔板）来研究其他情况，以改善流动特性，特别是在干燥的吸附剂注射位置，并最大限度地减少流动再循环和颗粒可能被捕获或脱落的死区。研究了喷嘴的设计和布置，以最大限度地提高颗粒在喷射位置的分散。粒子被注入并被跟踪，以确定在烟道下游不同位置的分布。在这种分析中，颗粒不与气体发生化学反应。反应模型还可用于增强对系统性能的整体分析。

结果

用数以百万计的粒子的运动轨迹来模拟气体在烟道中的流动，以确定粒子的统计分布。

图1显示了贯穿整个模型的烟道中的轨迹。每条轨迹的颜色表示粒子的大小。较大的颗粒在离开喷嘴时动量更大，穿透更远，在穿过烟道时沉降到底部的速度也更快。图2显示了在特定平面上的粒子通量分布，作为分散和与气体混合的度量。

设备设计人员利用这些结果来优化喷枪的数量和排列，以实现烟道中最均匀的分布和目标气相反应物的有效吸收。