船用煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)數(shù)值模擬研究

陳建華，豆少剛，李金波，王麗娟，孫冬來(lái)，何義明，陳萌萌

（1.甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，甘肅蘭州 730070；2.上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上海 201518）

當(dāng)前國(guó)際貿(mào)易額的70%以上、國(guó)際貿(mào)易量的80%以上都是通過(guò)海運(yùn)實(shí)現(xiàn)的［1］，盡管新能源行業(yè)在蓬勃發(fā)展，但是航運(yùn)燃料仍以化石能源為主。船舶排放廢氣中含有大量氮氧化物、硫化物、顆粒物、多環(huán)芳烴和揮發(fā)性有機(jī)物，對(duì)人類健康和海洋環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅［2-3］。針對(duì)船舶廢氣污染問(wèn)題，國(guó)際海事組織（IMO）制定了《國(guó)際防止船舶造成污染公約》（MARPOL 公約），其附則VI 提出的控制船舶廢氣排放途徑有3 種，包括使用低硫燃料、替代燃料和船舶廢氣處理，其中船舶廢氣處理具有成本低、可操作性好等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前解決船舶廢氣的最佳途徑［4］。船舶廢氣處理常用濕法海水脫硫技術(shù)，脫硫塔是該技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，脫硫塔內(nèi)噴淋系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對(duì)脫硫效果的影響十分顯著。

郭浩等［5］對(duì)影響脫硫塔內(nèi)流場(chǎng)的噴霧粒徑、流場(chǎng)和溫度進(jìn)行了研究。金張良［6］對(duì)影響脫硫塔內(nèi)流場(chǎng)的噴淋方式、入口煙氣流速、噴嘴角度等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。FANG ZENG 等［7］采用標(biāo)準(zhǔn)湍流模型和粒子路徑模型對(duì)脫硫塔內(nèi)的溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)存在煙氣塔壁堵塞、流場(chǎng)分布不均、煙氣出口溫度過(guò)高等問(wèn)題，通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。Tian H J 等［8］分析研究了脫硫塔入口距塔頂部1 m、2 m、3 m 時(shí)的流場(chǎng)分布，結(jié)果表明入口距頂部1 m 時(shí)有利于流場(chǎng)的分布及壓降的減小。實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)也表明，脫硫效率達(dá)不到要求的主要原因?yàn)槊摿驀娏莒F化效果差。文中選取對(duì)噴嘴霧化效果影響顯著的噴淋錐角、噴淋流速和噴淋流量進(jìn)行分析研究。

1 煙氣脫硫塔模型簡(jiǎn)化與基本假設(shè)

某型號(hào)船用煙氣脫硫塔為噴淋吸收塔。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，塔內(nèi)離散相（固體顆粒、增濕水、霧化水）體積占比小于10%。基于此，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent 中DPM（Discrete Phase Model）離散相模型模擬顆粒相的運(yùn)動(dòng)軌跡并將其與氣相流場(chǎng)耦合。

塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)伴隨著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和傳熱傳質(zhì)過(guò)程，若同時(shí)考慮所有因素，建模和計(jì)算的難度都較大。在綜合考慮研究的主要目標(biāo)和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性要求后，對(duì)脫硫噴淋塔塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)做出5 條假設(shè)與簡(jiǎn)化［9-13］，①假設(shè)煙氣在脫硫塔內(nèi)部的流動(dòng)為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。②將真實(shí)煙氣簡(jiǎn)化為理想空氣，將海水簡(jiǎn)化為水。③不考慮噴頭、管道及其他內(nèi)部構(gòu)件對(duì)氣液流動(dòng)產(chǎn)生的影響。④忽略噴淋液滴之間的碰撞、破碎、聚合作用以及液滴蒸發(fā)特性。⑤不考慮氣液間發(fā)生的化學(xué)傳質(zhì)反應(yīng)及塔壁面的熱傳遞。

2 煙氣脫硫塔數(shù)值模型

2.1 基本控制方程

脫硫塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)涉及傳質(zhì)過(guò)程和傳熱過(guò)程，同時(shí)遵守質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程及能量守恒方程［6］。

質(zhì)量守恒方程為：

式中：ρ 為流體的密度，t 為時(shí)間，u、v、w 為依次為x、y、z 方向的速度分量。

基于脫硫塔內(nèi)部煙氣的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)假設(shè)可知，煙氣密度ρ 是一個(gè)不隨時(shí)間變化的常數(shù)，則式（1）簡(jiǎn)化為：

動(dòng)量守恒方程為：

式中：p 為流體微元上的壓強(qiáng)，τxx、τyx、τzx、τxy、τyy、τzy、τxz、τyz、τzz為黏性應(yīng)力分量，F(xiàn)x、Fy、Fz為流體微元體上的體力，若體力只含重力，而且z 軸正方向豎直向上，則Fx=0、Fy=0、Fz=-ρg。

能量守恒方程為：

式中：T 為溫度，cp為比定壓熱容，K 為傳熱系數(shù)，ST為黏性耗散項(xiàng)［14］。

2.2 湍流模型

煙氣脫硫塔內(nèi)部的氣液兩相流動(dòng)為湍流流動(dòng)，并且通常伴有復(fù)雜的旋流。當(dāng)煙氣由進(jìn)氣口流入洗滌區(qū)，高速流動(dòng)的煙氣會(huì)受到塔壁的阻礙，之后會(huì)沿著塔壁向上流動(dòng)，并在向上流動(dòng)的過(guò)程中與噴嘴噴射出的小水滴發(fā)生碰撞。小水滴帶有一定的速度，與煙氣接觸后會(huì)形成小渦旋。Fluent軟件中Standard k-ε 湍流模型在模擬旋流和帶有彎道的流道時(shí)會(huì)產(chǎn)生失真，而Realizable 湍流模型對(duì)Standard k-ε 湍流模型的旋流和帶有彎道流動(dòng)進(jìn)行了修正，模擬時(shí)準(zhǔn)確度更高。故本文煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)的模擬選擇Realizable k-ε 湍流模型［15-16］。

2.3 噴嘴模型

煙氣脫硫塔采用噴嘴向塔內(nèi)噴淋洗滌液，由噴嘴噴射出的洗滌液具有一定的速度且會(huì)形成大量的小液滴，這些小液滴碰撞塔壁面會(huì)產(chǎn)生液膜，發(fā)生破碎、反彈等作用，同時(shí)液滴之間也會(huì)發(fā)生碰撞破碎與聚合等現(xiàn)象。Fluent 軟件中的DPM 模型提供了豐富的噴射入口類型，本文根據(jù)脫硫塔內(nèi)真實(shí)噴嘴的噴射工況，選擇錐形入射噴嘴進(jìn)行數(shù)值模擬。

2.4 求解與離散方法

采用有限體積法對(duì)煙氣脫硫塔內(nèi)部氣液兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬。Fluent 提供了基于壓力和基于密度的2 種求解器。依據(jù)脫硫塔洗滌系統(tǒng)中的流體均視為不可壓縮流體假設(shè)，求解器選用壓力基。Fluent 提供了4 種流場(chǎng)耦合求解算法，包括SIMPLE、SIMPLEC、PISO、Coupled。依據(jù)脫硫塔內(nèi)氣液兩相流數(shù)值模擬為穩(wěn)態(tài)模擬假設(shè)，選用SIMPLE 流場(chǎng)求解耦合算法。控制方程的離散采用具有二階精度的迎風(fēng)格式。

3 煙氣脫硫塔物理模型建立與驗(yàn)證

3.1 物理模型

以某船用煙氣脫硫塔結(jié)構(gòu)為原型建立煙氣脫硫塔實(shí)體三維物理模型。為方便計(jì)算，將除霧器模型舍棄，得到的簡(jiǎn)化后結(jié)構(gòu)及參數(shù)見(jiàn)圖1a。利用SCDM（Space Claim Direct Modeler）軟件按照1:1 建立的煙氣脫硫塔三維實(shí)體模型見(jiàn)圖1b。

圖1 煙氣脫硫塔結(jié)構(gòu)及物理模型

脫硫區(qū)域主要由進(jìn)口區(qū)、洗滌區(qū)及出口區(qū)三個(gè)部分組成，煙氣從底部進(jìn)口進(jìn)入脫硫塔，經(jīng)進(jìn)氣通道流入洗滌區(qū)，洗滌區(qū)有2 個(gè)噴淋層，噴淋層相互交錯(cuò)分布，每個(gè)噴淋層開(kāi)設(shè)9 個(gè)噴嘴。噴嘴模型基本參數(shù)見(jiàn)表1［17］。

表1 煙氣脫硫塔噴嘴模型基本參數(shù)

當(dāng)煙氣進(jìn)入洗滌區(qū)，噴嘴中噴灑的噴淋液與煙氣將發(fā)生力的作用與傳熱傳質(zhì)等理化之間的耦合反應(yīng)，從而將煙氣中的硫氧化物等污染物去掉，被除掉硫氧化物的煙氣通過(guò)除霧器將煙氣中的水蒸氣過(guò)濾后通過(guò)出口區(qū)排放至大氣中。

脫硫塔內(nèi)的工作介質(zhì)為空氣和水。空氣的溫度為300 ℃，密度為1.225 kg/m3，動(dòng)力黏度為1.789 4× 10-5Pa·s。水的溫度為25 ℃，密度為998.2 kg/m3，比定壓熱容為4 182 J/ (kg·K)。脫硫塔的核心工作區(qū)域在洗滌區(qū)，本文選擇脫硫塔洗滌區(qū)作為氣液流動(dòng)特性研究對(duì)象［6］。

3.2 邊界條件

煙氣脫硫塔模型模擬邊界條件設(shè)置為，①煙氣入口采用速度入口，入口煙氣速度根據(jù)煙氣流量和入口面積計(jì)算出為10 m/s，速度方向與煙道平行，溫度為300 ℃。離散相邊界條件設(shè)為escape。②煙氣出口采用壓力出口，壓力設(shè)定為大氣壓，取值0.1 MPa。離散相邊界條件設(shè)為escape。③塔壁設(shè)為絕熱壁面，即煙氣與漿液之間的傳熱過(guò)程與壁面無(wú)關(guān)。離散相邊界條件設(shè)為Trap。

3.3 流場(chǎng)均勻性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

氣流分布均勻性是影響船用煙氣脫硫系統(tǒng)脫硫效率的主要因素［18］。脫硫塔內(nèi)部氣體流動(dòng)一般以標(biāo)準(zhǔn)速度偏差為流場(chǎng)分布均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而評(píng)判脫硫效率［19-20］。

式中:σ 為特征截面上速度標(biāo)準(zhǔn)偏差；vi為特征截面上各節(jié)點(diǎn)速度的數(shù)值，為特征截面上各節(jié)點(diǎn)的平均流速的數(shù)值，單位m/s；n 為特征截面上網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

模擬時(shí)選擇高度h 為3 000、3 500、4 000、4 500、5 000、5 500、6 000 mm 的7 個(gè)塔截面數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)速度偏差，用計(jì)算結(jié)果衡量3 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)塔內(nèi)流場(chǎng)均勻性的影響。

3.4 網(wǎng)格劃分及無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

利用ANSYS 自帶軟件Fluent meshing 軟件對(duì)煙氣脫硫塔三維實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。考慮到脫硫塔塔體較為簡(jiǎn)單，對(duì)脫硫塔主體部分進(jìn)行六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。為了得到準(zhǔn)確的模擬結(jié)果，對(duì)模型的邊界層采用多面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。為了驗(yàn)證煙氣脫硫塔模型的合理性，并綜合考慮計(jì)算資源與時(shí)間成本，對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證。通過(guò)控制網(wǎng)格單元的最小尺寸與最大尺寸，將其分為15 mm 和20 mm、20 mm 和25 mm、25 mm 和30 mm、30 mm 和35 mm、35 mm 和40 mm 等5 種不同疏密程度的網(wǎng)格，模擬計(jì)算脫硫塔7 個(gè)不同截面流速的標(biāo)準(zhǔn)偏差均值，得到煙氣脫硫塔網(wǎng)格劃分和無(wú)關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果，見(jiàn)圖2。

圖2 煙氣脫硫塔網(wǎng)格劃分和無(wú)關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果

由圖2b 可以看出，當(dāng)網(wǎng)格單元最小值與最大尺寸為25 mm 和30 mm 時(shí)計(jì)算結(jié)果趨于平穩(wěn)，說(shuō)明該尺寸控制的模型網(wǎng)格能滿足本次數(shù)值模擬的需求。

4 煙氣脫硫塔模擬研究與結(jié)果分析

4.1 研究方法選擇

選擇可靠性較高的響應(yīng)曲面法（Response Surface Methodology，RSM）進(jìn)行煙氣脫硫塔模型模擬數(shù)據(jù)的分析和優(yōu)化。RSM 是一種試驗(yàn)條件尋優(yōu)方法，適宜于非線性數(shù)據(jù)的處理，它囊括了試驗(yàn)設(shè)計(jì)、建模、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮线m性、尋求最佳組合條件等眾多試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)因素水平的設(shè)計(jì)、過(guò)程的回歸擬合、響應(yīng)曲面、等高線的繪制，可方便地求出各因素的響應(yīng)值，在各因素水平響應(yīng)值的基礎(chǔ)上可以找出預(yù)測(cè)的響應(yīng)最優(yōu)值以及響應(yīng)的試驗(yàn)條件。其優(yōu)點(diǎn)是，①在考慮了試驗(yàn)隨機(jī)誤差的同時(shí)還將復(fù)雜的未知函數(shù)關(guān)系在小區(qū)域內(nèi)用簡(jiǎn)單的一次或二次多項(xiàng)式模型來(lái)擬合，計(jì)算比較簡(jiǎn)便，是解決實(shí)際問(wèn)題的有效手段。②在試驗(yàn)條件尋優(yōu)過(guò)程中，可以對(duì)試驗(yàn)各個(gè)水平進(jìn)行連續(xù)分析，所獲得的預(yù)測(cè)模型是連續(xù)的，而正交試驗(yàn)只能對(duì)一個(gè)個(gè)孤立的試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行分析，相比之下可靠性更高。

4.2 RSM 優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

響應(yīng)面分析的試驗(yàn)有多種，最常用的為Box-Behnken Design（BBD）- 響應(yīng)面優(yōu)化分析。在船用煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)中，噴嘴錐角、噴淋流速、噴淋流量是3 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)脫硫塔的脫硫效率起主要影響作用。采用Design Expert 軟件中BBD 試驗(yàn)方法針對(duì)煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)中噴淋錐角、噴淋流速和噴淋質(zhì)量流量設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面分析試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。基于表2 設(shè)計(jì)了17 組試驗(yàn)方案，結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 煙氣脫硫塔響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

表3 煙氣脫硫塔響應(yīng)面分析方案及試驗(yàn)結(jié)果

4.3 數(shù)值模擬試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.3.1 縱向截面

選取模擬試驗(yàn)結(jié)果中具有代表性的01 號(hào)試驗(yàn)方案（表3 中第1 組）的煙氣脫硫塔縱向中截面速度場(chǎng)模擬結(jié)果（圖3）進(jìn)行分析。由圖3 中的脫硫塔中面截面速度分布和塔內(nèi)液滴運(yùn)動(dòng)軌跡可知，當(dāng)煙氣以10 m/s 的速度從入口流入脫硫塔內(nèi)時(shí)，首先與入口對(duì)面的塔壁發(fā)生了碰撞，隨后沿塔壁向上流動(dòng)，同時(shí)與噴淋的液滴接觸進(jìn)行了熱量交換。

圖3 01 號(hào)試驗(yàn)方案時(shí)煙氣脫硫塔縱向中截面氣流速度場(chǎng)模擬結(jié)果

4.3.2 橫向截面

選取模擬試驗(yàn)結(jié)果中具有代表性的01 號(hào)試驗(yàn)方案（表3 中第1 組）的煙氣脫硫塔橫向不同高度h 截面氣流速度場(chǎng)模擬結(jié)果（圖4）進(jìn)行分析。

圖4 01 號(hào)試驗(yàn)方案時(shí)煙氣脫硫塔不同高度橫向截面氣流速度場(chǎng)模擬結(jié)果

由圖4 可知，不同橫向截面流速分布規(guī)律相似，均由左邊壁面向右邊壁面依次降低，這是因?yàn)闊煔馊肟诹魉佥^大的緣故。其中，h=4 000 mm 截面脫硫塔左壁面處的煙氣流速最大。

4.4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及方差分析

煙氣脫硫塔響應(yīng)面試驗(yàn)得到的截面速度標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見(jiàn)表3。對(duì)表3 的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次響應(yīng)面回歸模型方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4 可知，煙氣脫硫塔模型的F 值為24.07，P 值為0.000 2，說(shuō)明只有0.02%的可能性不適用于該模型，該模型設(shè)定合理。P 值小于0.05 即可表示該模型顯著。表4 中，方差項(xiàng)A、B、C、AC、BC、A2、C2對(duì)應(yīng)的P 值均小于0.05，表示模型中的A、B、C、AC、BC、A2、C2值均為顯著。該模型的判定系數(shù)R2為0.968 7，說(shuō)明截面速度標(biāo)準(zhǔn)差由噴淋流速、噴淋錐角、噴淋流量引起的變異至少有96.87%，從統(tǒng)計(jì)學(xué)上說(shuō)明該模型的設(shè)計(jì)具有可靠性。綜上所述，經(jīng)過(guò)對(duì)該模型的F 值、P 值以及判定系數(shù)R2的分析，說(shuō)明該模型擬合度好，可以作為真實(shí)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。

5 煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與驗(yàn)證

5.1 優(yōu)化方法選擇

選擇遺傳算法進(jìn)行煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化。遺傳算法是基于自然選擇和遺傳理論，將生物進(jìn)化過(guò)程中 “適者生存、優(yōu)勝劣汰的進(jìn)化規(guī)則”與“群體內(nèi)部染色體信息隨機(jī)交換的機(jī)制”相結(jié)合的高效全區(qū)域?qū)?yōu)搜索算法。遺傳算法按照進(jìn)化論，把待解問(wèn)題（截面速度標(biāo)準(zhǔn)偏差最小值）中的可能解（噴淋流速、噴淋錐角和噴淋流量3 個(gè)因素的可能取值）當(dāng)做群體的某個(gè)個(gè)體，并對(duì)其進(jìn)行編碼，對(duì)群體反復(fù)進(jìn)行遺傳、交叉和變異等操作。遺傳算法流程見(jiàn)圖5。

圖5 遺傳算法流程示圖

5.2 方法應(yīng)用及結(jié)果評(píng)價(jià)

5.2.1 數(shù)據(jù)回歸分析

對(duì)煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)中噴淋流速、噴淋錐角、噴淋流量3 個(gè)變量因素依次表示為符號(hào)x1、x2和x3，各截面流速標(biāo)準(zhǔn)偏差均表示為y。采用Design Expert 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸分析，得到簡(jiǎn)化后的目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式及其約束條件如下：

Miny(x)=-0.772 575+0.396 219x1+0.07 9 11×x2x3-0.000 573x1x2+0.101 825x1x3+0.009 103x2x3-0.030 469x12-0.000 269x22-0.265 800x32

上式中x1∈(4,8)、x2∈(90,120)、x3∈(0.5,1.5)。

5.2.2 優(yōu)化結(jié)果及其驗(yàn)證

利用Matlab 軟件中的遺傳算法工具箱對(duì)上述目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，求取最小截面流速標(biāo)準(zhǔn)偏差均值目標(biāo)函數(shù)下對(duì)應(yīng)的噴淋流速、噴淋錐角及噴淋流量數(shù)值，得到截面流速標(biāo)準(zhǔn)偏差均值隨遺傳代數(shù)變化曲線，見(jiàn)圖6。

圖6 遺傳算法目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化結(jié)果

利用Fluent 對(duì)優(yōu)化后的煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)3 參數(shù)數(shù)值進(jìn)行模擬驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 影響因素優(yōu)化值與驗(yàn)證值比較

由表5 可知，當(dāng)各截面流速標(biāo)準(zhǔn)偏差均值最小時(shí)，噴淋流速為4 m/s，噴淋錐角為90°，噴淋質(zhì)量流量為1.5 kg/s，結(jié)合前文對(duì)3 個(gè)因素設(shè)定的取值范圍可知，噴淋流速與噴淋錐角均為最小值，而噴淋質(zhì)量流量為最大值。這是因?yàn)楫?dāng)噴淋流速越大時(shí)，噴淋液滴與煙氣在塔內(nèi)接觸或碰撞時(shí)對(duì)塔內(nèi)流場(chǎng)造成的擾動(dòng)越大。當(dāng)噴淋錐角變大時(shí)，部分噴淋液滴與脫硫塔壁面接觸而未與塔內(nèi)煙氣碰撞造成煙氣的流動(dòng)不均勻程度隨之增加。當(dāng)噴淋質(zhì)量流量不斷增加時(shí)，噴淋液滴的數(shù)量隨即增加，液滴與煙氣的接觸面積不斷增大，因而塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)的均勻性越好，與真實(shí)工況吻合。

用優(yōu)化值真實(shí)度評(píng)價(jià)優(yōu)化結(jié)果可靠性。優(yōu)化值真實(shí)度= 優(yōu)化值/ 驗(yàn)證值×100%，用表5 數(shù)據(jù)計(jì)算的優(yōu)化結(jié)果真實(shí)度為97.40%，說(shuō)明得到的Matlab 遺傳算法優(yōu)化結(jié)果可靠。

6 結(jié)束語(yǔ)

噴淋系統(tǒng)是煙氣脫硫塔的重要功能結(jié)構(gòu)。提高噴淋效果是提高煙氣脫硫塔脫硫效率的重要條件和途徑。噴淋流速、噴淋錐角和噴淋流量是影響噴淋效果的主要因素，這3 個(gè)因素的影響具有交互性，需要采取多因素多水平試驗(yàn)方法進(jìn)行研究。文中以甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司特色產(chǎn)品船用煙氣脫硫塔為基礎(chǔ)模型，綜合運(yùn)用Design Expert 軟件、ANSYS 軟件中的BBD 試驗(yàn)方法、SCDM 建模、Fluent meshing 網(wǎng)格劃分、Fluent 數(shù)值模擬驗(yàn)證等方法和功能完成了船用煙氣脫硫塔噴淋系統(tǒng)數(shù)值模擬、二次響應(yīng)面回歸模型方差分析、目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化以及優(yōu)化結(jié)果的驗(yàn)證研究，形成了完整的研究方法，獲得了可靠的研究結(jié)果，可為船用煙氣脫硫塔的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。