下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:采用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent，通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)方案存在氣流分布不均勻、設(shè)備阻力過(guò)大等問(wèn)題，提出了在進(jìn)氣通道內(nèi)添加導(dǎo)流板的改進(jìn)措施．結(jié)果表明:在四種不同的工況下，改進(jìn)后的袋室除塵器內(nèi)部氣流分布更均勻，進(jìn)出口壓力差減小，除塵器各部分均能起到良好的除塵作用，從而有效地減少了濾袋的磨損，提高了除塵效率和運(yùn)行的穩(wěn)定性，為袋式除塵器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞:下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器;內(nèi)部流場(chǎng);數(shù)值模擬;導(dǎo)流板;過(guò)濾速度;除塵效率

在我國(guó)，電力行業(yè)是煤炭消耗的最大部門，也是工業(yè)粉塵的主要排放部門。隨著國(guó)家環(huán)保治理力度不斷加大［1］，對(duì)火電廠煙囪出口煙塵排放濃度要求日益提高，要求治理整改的期限也越發(fā)緊迫。作為電力行業(yè)應(yīng)用最廣泛的的除塵設(shè)備之一，對(duì)袋式除塵器進(jìn)行優(yōu)化改造，提高袋式除塵的除塵效率，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

袋式是袋式除塵器的執(zhí)行部分，袋室內(nèi)的氣流分布直接影響到除塵器的工作性能和使用壽命，氣流不均易造成袋室內(nèi)的布袋的破損，影響到袋室內(nèi)其他濾袋的除塵效率。袋式除塵設(shè)備內(nèi)部氣固兩相流動(dòng)十分復(fù)雜，直接對(duì)袋式除塵器流場(chǎng)測(cè)試非常困難，因而一般選取CFD技術(shù)作為數(shù)值模擬的主要分析手段。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)這方面進(jìn)行了許多研究。FraunhoferITWM［20］提出計(jì)算流體力學(xué)模擬過(guò)濾過(guò)程的算法。

Croom［20］提出了一些對(duì)進(jìn)氣口和導(dǎo)流板進(jìn)行優(yōu)化的改進(jìn)措施，有一定的借鑒意義。德國(guó)INTENSIVFILTER公司［23，24］擁有自己專門的CFD部門利用CFX軟件對(duì)方案前期預(yù)估以及袋式除塵器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在除塵器進(jìn)口段通過(guò)加導(dǎo)流片改善內(nèi)部氣流組織，得到良好效果。

徐文亮等［11］分析了擋板除塵器流場(chǎng)狀況，主要分析了前擋板長(zhǎng)度和除塵器入口速度兩因素對(duì)除塵性能的影響，提出了最佳擋板長(zhǎng)度，并說(shuō)明了降低入口速度對(duì)除塵器性能優(yōu)化是有利的。鄭輝等［13］用數(shù)值模擬軟件對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)氣煙箱放置氣流分布板前后氣固多相流的分布情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出了放置氣流分布板后的氣流分布情況明顯優(yōu)于未放置之前，氣流分布較為均勻。

國(guó)內(nèi)外一些袋式除塵企業(yè)已開始采用CFD技術(shù)，對(duì)除塵系統(tǒng)中流場(chǎng)進(jìn)行定性研究，掌握流場(chǎng)分布規(guī)律，比較各種模型的優(yōu)點(diǎn)和不足，了解各種袋室結(jié)構(gòu)因素對(duì)氣流分配的影響。筆者通過(guò)采用Fluent軟件對(duì)改造前后袋室內(nèi)的氣流分布情況進(jìn)行了對(duì)比分析，得到了改善氣流分布的方案。

1數(shù)值模擬平臺(tái)的建立

1．1幾何模型及網(wǎng)絡(luò)劃分

研究選取的是下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器，圖1幾何模型分為上箱體、中箱體、下箱體(灰倉(cāng))、進(jìn)氣口、排氣口等幾個(gè)部分。

模型基本參數(shù)為上箱體的長(zhǎng)1600mm、寬2200mm、高6000mm，進(jìn)風(fēng)管位于上箱體底面位置，灰倉(cāng)是高1200mm的倒四棱錐，灰斗側(cè)面與水平面呈60°，濾袋直徑130mm、長(zhǎng)6000mm，濾袋為10排7列，間距是200mm×200mm，共70個(gè)濾袋，除塵器總過(guò)濾面積1807m2。

由于該除塵器是軸對(duì)稱圖形，因此在Fluent中可采用對(duì)稱邊界條件，建模只取其中一半作計(jì)算區(qū)域。模型的網(wǎng)格劃分采用:上箱體的上表面和濾袋出口面的面網(wǎng)格采用三角形網(wǎng)格，濾袋及上箱體的體網(wǎng)格采用三角棱柱形網(wǎng)格，中箱體的體網(wǎng)格采用三棱柱形網(wǎng)格，除塵器的入口采用正六面體網(wǎng)格，下箱體的體網(wǎng)格采用四棱柱臺(tái)形網(wǎng)格，見(jiàn)圖2。

圖2除塵器的幾何模型及網(wǎng)格劃分

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