Numerische Simulation von Zweiphasenströmungen in Sprühwäschern

Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA), die nach dem Kalkstein-Waschverfahren arbeiten, finden breite Anwendung in der Entschwefelung von Abgasen, die in kalorischen Großkraftwerken bei der Verbrennung entstehen. Dabei wird Schwefeldioxid (SO2) durch eine Suspension aus Wasser und Kalksteinmehl absorbiert. Das Absorbens wird durch Düsen als Dispersphase in den Sprühwäscher eingebracht, um eine maximale Stoffaustauschfläche zu erzeugen. Es existiert eine Vielzahl an verschiedenen Sprühwäscherkonzepten. Üblicherweise sind Absorber mit zylindrischem oder quadratischem Querschnitt in Verwendung. Der ungereinigte Rauchgasstrom wird radial oder tangential eingebracht und kann im Gegenstrom oder Gleichstrom zur Suspensionsphase geführt werden. Die Düsen sind auf mehreren Sprühebenen angeordnet. Es kommen Hohl- bzw. Vollkegeldüsen verschiedenster Bauart zum Einsatz. Ihre Verteilung auf den Sprühebenen und die Charakteristik des Sprays bestimmen wesentlich den Druckverlust des Gasstroms und die SO2-Reinigungsleistung der Anlage. Beim Design vieler industrieller Wäschertypen ergibt sich das Problem, daß die Gasgeschwindigkeit über dem Wäscherquerschnitt ungleich verteilt ist. Der Einsatz von CFD-Methoden kombiniert mit experimentellen Messungen führt zu effektiven Verbesserungen im Strömungsprofil und somit zur Senkung der Betriebskosten der REA.