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湿法脱硫技术是应用最广泛、技术最为成熟的烟气SO2排放控制技术。整个脱硫系统中吸收塔是火电厂湿法脱硫的核心设备,脱硫反应主要在塔内进行,复杂的速度场和温度场是影响脱硫效率的关键因素。但是塔内过程情况仅靠试验难以揭示,因此数值模拟在认识脱硫塔内过程方面起着重要的作用。 本文以典型的石灰石湿法脱硫喷淋吸收塔作为研究对象,以某大型火电厂300MW机组圆柱形脱硫塔（φ13×38m）为物理模型,采用有限容积法及连续相模型为理论基础,选用紊流k-∈模型及SIMPLE算法,运用交错网格,以速度和压力为原始变量,用Gambit软件构造网格节点,通过CFD商业软件Fluent6.0,对不同状态下脱硫塔内烟气的三维速度场和温度场进行了数值计算,并且运用热量交换和质量交换的比拟关系对塔内二氧化硫浓度分布情况进行了预测。数值计算结果与所选用的300MW机组脱硫塔实际运行情况进行比较,对塔内速度场和温度场的分布特征进行了较全面的分析。 通过计算分析,湿法烟气脱硫反应系统pH值应控制在4.8～5.5之间,在此控制区间内反应系统脱硫过程主要以SO2的扩散为主要控制步骤;通过模拟结果分析可知:为提高气液传质效果,使烟气流速分布均匀,喷淋层应布置在烟气回流区域,大约位于浆液池上部10～15m的位置;另外,圆弧形塔壁使入射烟气形成受限射流,在出口的作用下,旋转上升的气流提高了烟气流动过程的湍流程度,从而有利于脱硫反应的进行;喷淋层位置较低时,可以提高流场的湍流程度,但气液接触时间较短;喷淋层位置较高时,气液接触时间较长,但对于流场的湍流程度提高不大。因此,实际运行过程中,应该低位喷淋与高位喷淋相结合,这样既可以提高流场的湍动强度,还可以延长气液接触时间,有利于脱硫过程的进行;运用湍流过程的比拟原则,根据热量交换与质量交换的比拟关系,以高位低位结合喷淋情况为例进行计算表明,脱硫效率计算结果与实际运行脱硫效率的误差小于30%,这主要是因为运用比拟关系分析时忽略了传质作用。但这种处理方法简化了传质过程,便于对塔内二氧化硫的浓度分布进行定性分析;喷淋层启动时,蒸发的液雾会使烟气出口速度沿高度方向梯度增大,发生沉积现象,加重了烟道下部的腐蚀程度。因此,脱硫塔宜采用宽高比大一些的扁平出口,同时加强出口烟道下部的防腐处理。