[发明专利]一种脱硫废水零排放烟道蒸发数值模拟方法及系统

说明书

本发明涉及脱硫废水烟道蒸发技术领域，具体地说，涉及一种脱硫废水零排放烟道蒸发数值模拟方法及系统，方法包括以下步骤：一、建立气体流动模型；二、采用Realizable k‑ε模型进行气相湍流流动数值模拟计算；三、采用随机颗粒轨道模型来模拟干燥塔内液滴颗粒的运动过程。本发明首次提出了烟道蒸发数值模拟方法，能较佳地进行烟道蒸发数值模拟，为现场开展脱硫废水烟道蒸发设计、制造、现场优化运行提供一种理论手段。

技术领域

本发明涉及脱硫废水烟道蒸发技术领域，具体地说，涉及一种脱硫废水零排放烟道蒸发数值模拟方法及系统。

背景技术

燃煤电厂是发电主力，而煤炭的燃烧会产生大量的SO2，直接排放会对环境造成严重污染。因此大多数燃煤电厂都进行了烟气脱硫处理，石灰石—石膏湿法脱硫工艺由于脱硫率高、适应性广、技术最为成熟等特点成为应用最广泛的烟气脱硫技术。但是湿法脱硫中的循环液会不断聚集粉尘、重金属元素和氯离子，形成污染危害程度较高的脱硫废液，必须进行无害化处理后才能排放。传统的处理脱硫废液的方法为“三联箱”化学沉淀工艺，需要经过中和、絮凝、混凝、沉淀等过程，虽然该工艺能处理脱硫废水中的悬浮物，胶状物质，重金属离子等绝大多数污染物，满足达标排放标准，但是不能去除废液中的一些盐分，因此这部分水无法回收利用，直接向大自然排放会引起水体和土壤盐碱化等问题。为了解决此问题，国内外学者提出了旋转喷雾干燥技术并得到了广泛应用，该技术利用高效雾化喷嘴将脱硫废水雾化为小液滴，以空预器前引出的烟气作为热源，两者在单独设置的喷雾干燥塔中充分混合，烟气余热将废水完全蒸发，使废水中的污染物转化为固态结晶物或盐类，随飞灰一起在除尘器内被捕集，实现脱硫废水的零排放。但是，目前缺少脱硫废水烟道蒸发数值模拟方法。

发明内容

本发明的内容是提供一种脱硫废水零排放烟道蒸发数值模拟方法及系统，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的一种脱硫废水零排放烟道蒸发数值模拟方法，其包括以下步骤：

一、建立气体流动模型；

二、采用Realizablek-ε模型进行气相湍流流动数值模拟计算；

三、采用随机颗粒轨道模型来模拟干燥塔内液滴颗粒的运动过程。

作为优选，步骤一中，气体流动模型包括连续性方程、动量方程及k和ε的两个输运方程；气相组分的连续性方程为式(1)，动量方程为式(2)；

式中S_m为由离散项液滴向连续项烟气蒸发产生的质量源项；

式中p为静压，为重力体积力，为离散项液滴产生的作用力，μ为分子粘度，I为单位张量。

作为优选，步骤二中，Realizablek-ε模型中，湍流动能k与其耗散率ε的计算方程为式(3)与式(4)，C₁与η的取值由式(5)、(6)计算；

式中G_k指由平均速度梯度产生的湍流动能，G_b为由浮升力产生的湍流动能，Y_M为可压缩湍流中波动膨胀对于总耗散率的影响程度；C_1ε和C₂为常数；σ_k与σ_ε为湍流动能k与其耗散率ε的湍流普朗特数；S_k与S_ε为用户对于湍流动能k与其耗散率ε的自定义源项。

作为优选，C_1ε＝1.44，C₂＝1.9，σ_k＝1.0，σ_ε＝1.2。