本發明涉及碳化塔，具體涉及一種變徑碳化塔作清洗塔清洗效果優化方法。
背景技術：
在碳化塔制堿過程中，冷卻小管、塔壁和水箱會逐漸形成一層厚厚的nahco3結疤，影響氣液通道和碳化液停留時間。在制堿周期結束后需要改為清洗塔，來恢復碳化塔的制堿和冷卻能力。碳化塔的清洗強度與co2濃度以及清洗氣量等多方面有關系。nahco3結疤主要集中在冷卻段，當清洗氣進入塔底后，co2被快速吸收，進入到篩板層時，體積已縮小約40％，篩孔氣體噴射和液體湍流強度不足，塔圈液位高，漏液現象增多，清洗效果差。所以，在同樣的清洗周期里，篩板塔需要更強的清洗強度。
此外，現有碳化塔的中段進氣裝置存在進氣不均勻，進氣時氣體對水箱中的換熱管產生的沖擊大，易使換熱管局部變形等問題，極大的影響了清洗效率。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，提供一種變徑碳化塔作清洗塔清洗效果優化方法，以解決上述問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：變徑碳化塔，包括，
位于中段的塔體；
中段進氣裝置，中段進氣裝置與塔體同軸線設置，中段進氣裝置包括圓環形管，圓環形管上具有若干個延其周向均勻分布的出氣口，圓環形管由若干段弧形管構成，弧形管兩端封閉，弧形管中部徑向向外設置有進氣口，弧形管徑向向內具有兩個出氣口，兩個出氣口對稱設置在進氣口的兩側；
噴流管，噴流管為直角彎管，噴流管固定安裝在塔體上，噴流管與進氣口之間通過分流管連接，噴流管一端與分流管固定連接，另一端為出口端，出口端向上傾斜設置且均朝向同一時針方向，傾斜角度α為10°；
增壓噴嘴，增壓噴嘴安裝在出口端。
在上述方案的基礎上，作為優選，弧形管有三段。
在上述方案的基礎上，作為優選，分流管與進氣口之間通過法蘭盤固定連接。
在上述方案的基礎上，作為優選，增壓噴嘴包括管體、內管、噴嘴蓋、噴嘴芯，內管位于管體內，內管一端固定連接噴嘴蓋，另一端固定連接噴嘴芯，噴嘴蓋與管體固定連接，管體、內管、噴嘴蓋、噴嘴芯合圍形成空腔以及將該空腔與噴嘴芯的進氣端連通的進氣通道，空腔內設置有將其氣密分割為兩個空間的擋板，噴嘴蓋和擋板之間設置有彈簧。
在上述方案的基礎上，作為優選，內管為階梯管，管體為直管，噴嘴蓋為環形板，噴嘴蓋的內環邊設置有擋邊，擋邊與內管上端螺紋固定連接，噴嘴蓋的外環邊與管體通過螺栓固定連接。
在上述方案的基礎上，作為優選，內管包括管a、管b，管a的直徑小于管b的直徑，管a的下端固定連接管b形成階梯管，噴嘴芯包括管c、管d，管c的下端設置有環邊，管c的外壁與管b的內壁螺紋固定連接，環邊固定連接管d的上端，環邊與管d的內壁之間形成與內腔連通的進氣通道，進氣通道的出氣端設有若干個間隔分布的u形板。
一種變徑碳化塔作清洗塔清洗效果優化方法，包括如下步驟：
1、變徑碳化塔物理模型的建立：根據研究變徑碳化塔的結構和設備尺寸以及內部對流場影響的零件進行簡化變徑碳化塔物理模型，利用soildworks完成建模；
2、求解域的確定和計算域網格文件的劃分，將建立的變徑碳化塔物理模型導入icemcfd軟件并確定模擬計算域，所述模擬求解域確定co2中段進氣口、co2出口及塔體外表面為邊界的封閉流體域；在其封閉流體域上采用結構網格進行劃分；對邊界部分命名并導出網格文件，進入求解；
3、求解過程：
1)本過程選用fluent軟件進行求解，將保存好的網格文件導入fluent軟件后，首先對網格文件進行第一步檢查確保無負體積出現并修改尺寸比例使網格和計算域中的單位尺度一致；
2)選擇數學模型并設置初始條件，標準k-epsilon湍流模型；
3)確定材料屬性co2；
4)進行邊界條件的設置，本技術方案采用多孔介質代替氣體在篩板出的流動，粘性阻力系數：除了主要方向給定數值,其它方向的阻力系數均是主方向系數的1000倍；慣性阻力系數：除了主要方向給定數值，其它方向的慣性系數均是主方向系數的1000倍；由于多孔介質區域為層流流動特性，因此選擇層流模型laminarzone；本次采用阻力系數的計算方法為壓力降與速度實驗數據計算阻力系數。設置進出口邊界條件intensityandhydraulicdiameter；
5)根據探究的變徑碳化塔實際情況設置求解計算控制參數，設置求解格式、離散格式、和收斂條件并激活監視器；
6)初始化流場并完成迭代求解計算，得到所需的變徑碳化塔塔內的基本物理量；
7)后處理，主要為把求解結果顯示為云圖或散點圖形式，便于清晰了解碳化塔內的流場分布情況。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本發明的中段進氣裝置其出口端向上傾斜，且均朝向同一時針方向，使得中段進氣呈環形渦流，大大減小了與下方螺旋向上的氣流發生撞擊，塔內壓力分布趨于平穩；
2、本發明的中段進氣裝置，進氣分布均勻，便于操作中段進氣量；
3、本發明的中段進氣裝置，使得中段進氣呈環形渦流，大大減少對換熱水箱中管束的沖擊磨損。
4、本發明的中段進氣裝置其出口端裝有增壓噴嘴，增加了進入塔內清洗氣的壓力，提高了清洗效果。
5、常規模擬方案都是依據現實塔內情況，建立一個貼近實例，模型簡化的方案，以便模擬結果更為精確。本發明方案為，改變現有裝置進氣分布不均勻的情況，使得現有進氣分布均勻，貼近理想化，模擬結果更為精確；
6、本發明的模擬方案，如圖6、7所示，通過調節中段進氣速度，得到同一塔徑下隨著中段進氣速度的改變得出塔內流場分布的變化，為工業操作提供優化參考；
7、本發明的模擬方案，克服了工程試驗投資大、周期長等缺點。
8、圖6中圖(2)為進氣速度是圖(1)進氣速度2倍下的壓力分布云圖，從圖6中我們可以看出隨著清洗氣的增加，塔內壓力隨之增加且塔內壓力分布更加均勻。塔內壓力變化波動小，有利于清洗氣清除碳疤，提高清洗效率。圖7中圖(2)為進氣速度是圖(1)進氣速度2倍下的壓力分布云圖，從圖7中我們可以看出隨著清洗氣的增加，塔內中部速度隨之增加。速度增加使得液體湍流強度增加，塔圈液位較低，漏液現象減少，清洗效果好。
附圖說明
圖1為本發明中段進氣裝置結構示意圖；
圖2為本發明噴嘴的剖面圖；
圖3為本發明噴嘴連接軸的三維視圖；
圖4為本發明噴嘴芯的三維視圖；
圖5為本發明變徑碳化塔的三維物理模型圖；
圖6為本發明具體實施工況下壓力分布云圖；
圖7為本發明具體實施工況下速度分布云圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍，在本文中，可拆式固定是指不破壞零部件的原有性能可以拆解。
如圖1所示，變徑碳化塔，包括，
位于中段的塔體1；
中段進氣裝置，中段進氣裝置與塔體同軸線設置，中段進氣裝置包括圓環形管，圓環形管上具有若干個延其周向均勻分布的出氣口4，圓環形管由若干段弧形管2構成，弧形管兩端封閉，弧形管中部徑向向外設置有進氣口3，弧形管徑向向內具有兩個出氣口，兩個出氣口對稱設置在進氣口的兩側；
噴流管5，噴流管為直角彎管，噴流管固定安裝在塔體上，噴流管與進氣口之間通過分流管6連接，噴流管一端與分流管固定連接，另一端為出口端，出口端向上傾斜設置且均朝向同一時針方向，傾斜角度α為10°；
增壓噴嘴，增壓噴嘴安裝在出口端。
在上述的方案中，圓環形管上均勻設置多個分流管，增大了單位時間內的進氣量，提高了碳化塔內氣體分布的均勻性，提高了碳化塔的進氣效率；分流管上設置有噴流管，噴流管采用直角彎管，并且其出口端向上傾斜設置，使得排出的氣體成環形渦流，分散于各個方向，相比于常規多分流管直接進氣的方式，其進氣方式更為合理，可避免了對換熱水箱中的管束的沖擊磨損，提高了設備的使用壽命。
弧形管有三段。
分流管與進氣口之間通過法蘭盤固定連接。
增壓噴嘴包括管體7、內管8、噴嘴蓋9、噴嘴芯10，內管位于管體內，內管一端固定連接噴嘴蓋，另一端固定連接噴嘴芯，噴嘴蓋與管體固定連接，管體、內管、噴嘴蓋、噴嘴芯合圍形成空腔以及將該空腔11與噴嘴芯的進氣端連通的進氣通道，空腔內設置有將其氣密分割為兩個空間的擋板12，噴嘴蓋和擋板之間設置有彈簧13。
氣體通過噴流管，會分成兩個支路，一個支路的氣體自噴嘴芯進入塔內，另一個支路會自進氣通道進入增壓腔中。進入增壓腔的氣體會慢慢擠壓擋板和彈簧，由于增壓腔是封閉的，該支路的氣體會返回，返回的氣體還會受到彈簧的推力作用，以此方法來提高噴嘴出氣的壓力，提高清洗效果。
內管為階梯管，管體為直管，噴嘴蓋為環形板，噴嘴蓋的內環邊設置有擋邊14，擋邊與內管上端螺紋固定連接，噴嘴蓋的外環邊與管體通過螺栓固定連接。
內管包括管a15、管b16，管a的直徑小于管b的直徑，管a的下端固定連接管b形成階梯管，噴嘴芯包括管c17、管d18，管c的下端設置有環邊19，管c的外壁與管b的內壁螺紋固定連接，環邊固定連接管d的上端，環邊與管d的內壁之間形成與內腔連通的進氣通道21，進氣通道的出氣端設有若干個間隔分布的u形板20。
通過u形板的設計，使得進氣通道出氣端的氣流方向發生改變，一個方向為沿進氣通道豎直向上，另一個方向為在豎直方向上受到u形板阻擋，由其兩側向空腔進氣；兩種不同的進氣方向使得增壓腔的增壓效果更為明顯。
一種變徑碳化塔作清洗塔清洗效果優化方法，包括如下步驟：
1、變徑碳化塔物理模型的建立：根據研究變徑碳化塔的結構和設備尺寸以及內部對流場影響的零件進行簡化變徑碳化塔物理模型，利用soildworks完成建模；
2、求解域的確定和計算域網格文件的劃分，將建立的變徑碳化塔物理模型導入icemcfd軟件并確定模擬計算域，所述模擬求解域確定co2中段進氣口、co2出口及塔體外表面為邊界的封閉流體域；在其封閉流體域上采用結構網格進行劃分；對邊界部分命名并導出網格文件，進入求解；
3、求解過程：
1)本過程選用fluent軟件進行求解，將保存好的網格文件導入fluent軟件后，首先對網格文件進行第一步檢查確保無負體積出現并修改尺寸比例使網格和計算域中的單位尺度一致；
2)選擇數學模型并設置初始條件，標準k-epsilon湍流模型；
3)確定材料屬性co2；
4)進行邊界條件的設置，本技術方案采用多孔介質代替氣體在篩板出的流動，粘性阻力系數：除了主要方向給定數值,其它方向的阻力系數均是主方向系數的1000倍；慣性阻力系數：除了主要方向給定數值，其它方向的慣性系數均是主方向系數的1000倍；由于多孔介質區域為層流流動特性，因此選擇層流模型laminarzone；本次采用阻力系數的計算方法為壓力降與速度實驗數據計算阻力系數。設置進出口邊界條件intensityandhydraulicdiameter；
5)根據探究的變徑碳化塔實際情況設置求解計算控制參數，設置求解格式、離散格式、和收斂條件并激活監視器；
6)初始化流場并完成迭代求解計算，得到所需的變徑碳化塔塔內的基本物理量；
7)后處理，主要為把求解結果顯示為云圖或散點圖形式，便于清晰了解脫硫塔內的流場分布情況。
對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。