半干法烟气脱硫技术的共性特点是工艺过程中水的适量介入,对于典型工艺,其介入方式是将水或浆液雾化成一定粒径的液滴,与烟气进行传热传质过程,将SO2以稳定硫酸盐的形式固定下来。研究发现在半干法工艺中,液态水的存在是SO2吸收及脱除过程的关键控制步骤,而脱硫塔内的蒸发过程是影响液态水存在的主要因素。因此,控制吸收塔内蒸发过程对于SO2脱除及吸收塔高效稳定运行具有重要意义。本文以CFD软件Fluent为计算平台,对吸收塔内喷雾干燥过程进行了数值模拟研究,详细分析了压力旋流式雾化模型及相关子模型,研究了各因素对模型计算结果的影响,得到了所选雾化喷嘴的雾化特性、吸收塔内温湿度及液相分布特性以及介质入口条件等因素对一级塔体内液相蒸发过程的影响规律。液滴碰撞模型和碰壁处理模式是准确地模拟吸收塔内液滴雾化及蒸发过程的关键,本文对其进行了详细研究。发现计算网格尺寸、时间步长、颗粒流数量及初始液滴粒径等因素均对液滴碰撞模型有明显影响。Fluent中所提供的液滴碰壁模式无法描述吸收塔内液滴碰壁行为,本文以Wachters和C.Weiss等人的喷雾碰壁试验结论为依据,采用无量纲We数衡量吸收塔内液滴的碰壁行为。分析结果表明沿吸收塔高度方向,壁面处液滴的最大We数均小于临界值,液滴碰壁后的行为将主要体现为粘壁现象。压力式喷嘴的雾化特性主要受雾化压力、喷嘴直径、液体黏度及表面张力影响。本文通过量纲分析法得到了喷嘴雾化平均索特直径与上述因素间的无量纲关系,采用最小二乘法求得关系式中的各未知参数。计算结果表明,本文所得无量纲关系式的计算结果与模拟值基本吻合,最大误差为12%。相关结论可为后续研究控制液滴粒径提供参考。以上述研究为基础,本文进一步研究了烟气温度、烟气量、雾化压力及烟气相对湿度对吸收塔一级塔内蒸发过程的影响。计算结果表明入口烟气水蒸气分压的变化对一级塔体内液相水含量有重要影响。烟气温度、烟气量及雾化压力的增加均可加速液滴蒸发,进而降低一级塔内液相浓度。喷嘴雾炬的扩展受入口烟速及雾化压力的影响。