百万吨燃煤电厂烟气CO2捕集系统中填料塔直径达到十米以上,其所引起的放大效应易造成气液相分布不均匀,从而导致塔效率降低、产品质量下降、系统能耗增高。为了减少或者消除放大效应,本文从提升入塔气体分布技术和分析优化填料内部气液相分布规律等角度开展了填料塔内气液流动特性模拟研究。利用计算流体力学软件FLUENT对双列叶片式气体分布器进行流场模拟,以气体不均匀度和压降为评判准则,从速度场、压力场、湍动能及湍动耗散率分布场等角度进行描述分析。结果表明第一组叶片通道处和分布器远端部位气流量相对较小,分布器中心平面及上下盖板处存有一定数量的漩涡。经过分布器后气体大多沿塔壁向上流动,不均匀度较大。因气流摩擦和速度梯度的原因,气流的压降损失和湍流耗散主要集中在分布器的上下盖板和挡板叶片处。为了减小气体不均匀度,改善双列叶片式气体分布器的分布性能,本文从其物理结构的优化着手,分别改变叶片数量N、叶片倾角α、叶片半径R、叶片高度H等结构尺寸。模拟结果显示当N=14、α=12°、R=500mm、H=3500mm时分布器性能最佳。为了探究填料表面气液相分布规律,将规整填料简化为平板和波纹板两种结构形式,利用界面追踪技术VOF方法研究了壁面结构、波纹板倾角、液体速度及气相等因素对降膜流动稳定性的影响。结果发现相对于平板而言,波纹板上的流动液膜随着波峰波谷的交替震荡而易发生断裂。液膜厚度随流速的增大而增大,壁面剪切力随流速的增大而减小。虽然在一定程度上增大流速可以强化传质,但对于尺寸较大的波纹板,流速过大对气液接触效果反而不利。将波纹板倾斜0°、30°、45°、60°,比较分析得出波纹板壁面剪切力整体的变化趋势均与倾斜角呈反比。对于倾斜角度比较大的波纹板,液膜对壁面的附着力较强,在同等液速下不易发生液泛。待液相流场稳定后,设定气体进口速度,气体进入计算区域后加大了对液膜表面的扰动。在较低气速下波纹板上液膜表面即可发生比较剧烈的界面湍动,连续液膜也更容易发生破裂,形成雾沫夹带。