喷淋式饱和器结构(LB)

喷淋式饱和器的结构设计及内部流场

一、喷淋式饱和器的结构

喷淋式饱和器一般分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室。两室间采用锥形封头隔开，吸收室又分为前室、环形区域和后室三部分，结晶室由外筒体和降液管组成，通过降液管与吸收室相连。在吸收室内置除酸器，除酸器为旋风分离器结构，由内外套筒两部分组成，外套筒开切线方向的方孔与吸收室的后室相连通[1]。喷淋式饱和器的结构如图1所示：

(a）主视图(b）左视图(c）俯视图

图1 喷淋式饱和器的结构

二、喷淋式饱和器的三维设计图

图2 喷淋式饱和器三维参数化模型

三、喷淋式饱和器内部流场工艺参数的确定：

根据工艺计算结果和实际生产条件，确定的工艺参数见下表：

喷淋式饱和器的工艺参数

名称数值

煤气入口速度 m/s 15

煤气出口压强 Pa 2x104

参考压强 Pa 1x105

煤气温度℃70

焦炉煤气各组份的含量见下表：

表3 焦炉煤气的组成

名称H2 CH4 其它（CO、CO2、O2等）体积百分含量 % 60 30 10

四、内部流场模型的建立

图3 喷淋式饱和器内部流场有限元模型

五、数值模拟的计算结果

经过计算得到了煤气在设备内的流体轨迹线、速度、压强等结果。分别是：YZ截面，对应于X方向；XZ截面，对应于Y方向；XY平面在环形区域的平行截面，对应于Z方向，分别赋予流体轨迹、线速度、压强等结果，如下图所示：

1．流体轨迹线

X向轨迹线Y向轨迹线Z向轨迹线

图4 流体在喷淋式饱和器内部的轨迹线

由流体轨迹线的三向视图可以得到焦炉煤气在喷淋式饱和器吸收段的流动情况，首先在环形室分成两股流，在后室汇合后以切线方向进入内置除酸器，沿外筒壁面向下做旋转运动，最后进入内置除酸器内筒以螺旋流动的方式从顶部出口流出；

2．速度分布

X向截面速度分布Y向截面速度分布Z向截面速度分布

图5 流体在喷淋式饱和器截面的速度分布

由速度分布图X、Y向视图可知，流体在环形室中的流动速度较慢，这样更利于煤气与循环喷洒液的充分接触，以利于氨的吸收，在煤气进入除酸器后流速明显加快，最大流速出现在除酸器内筒入口处，而在除酸器外筒底部中心部位流速很慢甚至出现速度为零的区域，在从Z向图中可以看出煤气在环形室的流动并不呈现对称分布的形态；

3．压强分布

X向截面压强分布Y向截面压强分布Z向截面压强分布

图6 流体在喷淋式饱和器截面的压强分布

由压强分布图可以看知，在煤气入口、环形室、除酸器外筒体近壁面处压强较大，环形室部分压强分布较为均匀。除酸器内部压强沿径向梯度分布，外筒边缘压强最大，最小压强出现在除酸器内筒进口部位；