生活水平的提高使得人们日益重视生活的质量,然而由于二氧化硫所导致的对于生态环境及社会经济的危害使得公众谈之色变,而钢铁及焦化等行业更是二氧化硫的主要排放点。近年来,随着最严格的环境保护法的正式实施,脱硫技术的应用对工业需求越来越重要,基于计算模拟的脱硫工艺设计与优化也引起了国内外学者的广泛关注。本文以喷雾干燥塔为研究对象,基于CFD技术并通过fluent仿真软件对旋转喷雾半干法脱硫过程中的操作参数进行了模拟及分析。首先,在一定的假设简化的基础上,利用建模软件建立物理模型和网格划分软件将研究对象划分为非结构化四面体网格。其次,由于脱硫塔的流场由烟气中的连续相和液滴中的离散相组成,所以选取了湍流模型（k-ε模型）和离散相模型（DPM模型）作为理论基础。采用有限体积法、SIMPLE算法和显式差分格式,以入口速度和压力为初始条件,利用UDF函数在ANSYS fluent软件中嵌入SO₂在气液中的传质过程并对脱硫塔内的速度、压力和离散相分布等物理场进行了模拟和分析。一、研究了实际生产中工艺参数对脱硫效率的影响,为了确定二氧化硫吸附活性组分的含量和类型,采用离子色谱法分析了不同部位的中间产物组成。结果表明,脱硫灰固体由碳酸钠、硫酸钠和亚硫酸钠组成,灰渣和喷浆主要由碳酸钠和硫酸钠组成;在一般操作条件下,适量的Na₂CO₃/SO₂的摩尔比和较大的液气比有利于降低传质阻力延长浆滴干燥时间,有利于提高脱硫效率。二、利用ANSYS fluent软件分析了不同物理模型、烟气速度、入口压力对脱硫塔内速度场和压力场的影响。原模型内部流场分布不均匀,严重影响了气液传质过程,脱硫效率低。增大或减小入口流量不能改变内部流场的分布规律进而提高传质效果,而盲目增大流量会增加压降导致运行成本增加。当入口形状由圆形变为矩形时,低速区的面积在塔的中下部增大,而湍流强度在同一部分略有减小,说明圆形入口形状更有利于塔内流场的分布。随着入口夹角的增大双入口型下的流场分布变差,因此双入口下的小入口夹角可以显著提高流场分布均匀性改善气液传质。三、在连续相参数相同的情况下,改变离散相参数并设计了三种操作条件下的九种工况,分别研究了液滴温度、喷射速度和喷射角度对脱硫效率的影响。本部分选取适合颗粒相的离散相模型,利用商用软件ANSYS fluent对气液两相流场进行了数值模拟。结果表明:在工况A中,以50℃的液滴温度为最佳操作条件,脱硫效率可达94.8%;在工况B中,最佳喷射速度为15m/s,脱硫效率可达88.2%;在工况C中,最佳喷射角度为60o,脱硫效率可达到89.8%。在相应的工作条件下,随着上述操作条件的变化,脱硫效率均可满足要求。