滤袋长度对袋式除尘器内流场影响的数值模拟研究

为提高袋式除尘器处理大烟气量中超细颗粒物的能力,确保袋室内气流尽可能均匀,以某环保公司的中试装置为模型,采用CFD(computational fluid dynamics)模拟6、8和10 m 3种袋长除尘器内的三维流动。运用标准k-ε双方程模型和SIMPLE算法,依据流量分配系数、速度云图和过滤阻力等分析流场内的速度和压力分布。结果表明,袋长为10 m的袋式除尘器流量分配系数更趋近于1.0;相同过滤速度下,速度相对标准偏差的数值6 m8 m10 m,滤袋长度为10 m时速度分布比较均匀;虽然10 m的除尘器产生的过滤阻力最大,但在低过滤速度条件下,优势明显。因此长袋除尘器适合在较低的过滤速度下运行。袋式除尘器的数值模拟为提高其处理能力和优化设计提供依据。     

下进风内滤式袋式除尘器流场的模拟与优化

为优化袋式除尘器内部流场、提高除尘效率,以实验室规模的下进风内滤式袋式除尘器为原型,利用计算流体动力学(CFD)技术模拟其内流场并进行优化(将进口管改为渐扩型进口管、进口处增设多孔板、滤袋进口处增设3块导流挡板),再现颗粒相运动轨迹,采用均方根值法及流量分配系数法对流场均匀性校验。结果显示:优化后进口射流和灰斗处的涡流消失,内部流场均匀性得到改善,其均方根为0.095,颗粒相在滤袋中分布均匀。     

滤袋数目对翼形上进风袋式除尘器内流场影响的数值模拟研究

针对实际运行过程中,袋式除尘器滤袋使用寿命短,压力损失过大的问题,本文以翼形上进风袋式除尘器为研究对象,采用CFD(computational fluid dynamics)技术模拟分析不同滤袋数(分别为92、88、84、80、76和72)时袋式除尘器内气流分布和压力损失规律。主要考察了流量分配系数、最大流量不均幅值、气流迹线、滤袋表面速度分布与压降等指标。结果表明,滤袋数为76个时,气流分布最为均匀,各滤袋负载均衡;相同过滤速度下,装置的压降随滤袋数目的增加而上升,即压降大小顺序为9288847672;与72个滤袋相比,76个滤袋的可用过滤面积更大。综合考虑,袋式除尘器的最优滤袋数目为76个。模拟结果为袋式除尘器的设计和优化提供了依据。     

基于流固耦合的滤袋振动的数值模拟

滤袋是决定袋式除尘器除尘效率的关键元件,由于是柔性的悬挂结构,相邻的滤袋在气流作用下可能会发生相互碰撞,引起严重的破袋事故。针对该问题采用流固耦合方法,对袋式除尘器流场引起柔性滤袋的振动进行了数值模拟。分别以3个大小不同的进口风速模拟了滤袋的振动规律,得到了滤袋底部一点的位移图和轨迹图,结果表明,进口速度越大,滤袋的位移越大。所以有效地控制进口风速和提高内部气流速度的均匀性,可以减少滤袋的破袋事故,对节约更换滤袋的费用,有很大的经济效益。     

旋风-布袋复合除尘器优化和除尘效率的数值模拟

针对燃煤工业锅炉烟尘超低排放的要求,采用数值模拟方法,研究了旋风除尘器(A)和内部滤袋前无导流板(B)、有导流板(C)或开孔挡板(D)的几种旋风-布袋复合除尘器的流场。结果表明:除尘器C的流场较均匀,较高风速时压降低于除尘器B、D。进一步模拟了除尘器A、C的分级效率,发现对于粒径低于15μm的颗粒,除尘器A去除率低于60%,除尘器C去除率高于97.8%。且复合除尘器占地小,滤袋寿命长,具有广阔的应用前景。上述数值模拟结果可为复合除尘器的优化设计提供参考。     

响应面法优化袋式除尘器脉冲清灰性能

基于计算流体动力学的方法采用三维、可压缩、非稳态流动数学模型对袋式除尘器脉冲清灰过程进行了数值模拟,得到了滤袋内外压差,并与文献实验值进行了比较,验证了仿真模型的可靠性。基于响应面法研究了喷吹压力、喷吹高度、滤袋直径和滤袋长度对脉冲清灰性能的影响,得到这4个影响因子的二次多项式预测模型,并进行优化。结果表明,喷吹压力为0.3 MPa,喷吹高度为0.2 m,滤袋直径为0.16 m,滤袋长度为6 m时,内外压差峰值最优,优化结果与仿真模拟结果相差小于3%。研究结果为袋式除尘器脉冲清灰系统的设计与优化提供了重要参考。     

基于故障树分析法袋式除尘器滤袋失效的研究与应用

在分析影响袋式除尘器滤袋失效因素的基础上,应用故障树分析法(fault tree analysis,FTA)对袋式除尘器滤袋的失效进行研究。以某袋式除尘器为例,建立该袋式除尘器滤袋失效的故障树,并结合其运行及废弃滤袋的调查情况,分析影响其滤袋失效的主要因素。结果表明,该袋式除尘器滤袋失效的主要影响因素为清灰压力峰值分布的不均匀(清灰不彻底)所导致的运行阻力过高。在此基础上,利用计算流体动力学(CFD)方法建立该袋式除尘器清灰数值计算模型,模拟其清灰时滤袋表面的压力峰值分布,发现该布袋除尘器滤袋底部表面的清灰压力峰值较低,无法达到正常清灰的要求,从而验证了故障树分析的正确性。以数值模拟为指导,改进该袋式除尘器的清灰结构,改善其清灰效果。     

袋式除尘器内部流场的数值模拟

袋式除尘器内部气流分布不均会加剧滤袋磨损,降低除尘效率。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对除尘器内部流场进行研究,分析了气流的轨迹及其在各气室中的速度分布。发现原设计中气流分布不均匀的现象比较明显,提出了在进气通道内添加气流均布板的改进措施。结果表明:改进后,除尘器箱体内部气流分布较均匀,各滤袋气流分配系数的波动幅度减小,各气室综合流量不均幅值降低。研究结果为袋式除尘器的结构优化设计提供了理论依据。     

基于FLUENT数值模拟的袋式除尘器喷管最佳喷吹高度研究

以滤袋壁面峰值压力作为评价滤袋清灰强度的标准,采用FLUENT软件数值模拟优化袋式除尘器喷管的最佳喷吹高度。结果表明:对于长度为3m的短滤袋,在喷吹压力和喷管类型为(0.3 MPa,2型)和(0.4 MPa,1型)时,最佳喷吹高度为200mm;对于长度为5m的长滤袋,在喷吹压力和喷管类型为(0.4MPa,2型)和(0.3MPa,3型)时,最佳喷吹高度为250mm;实物测试系统实验验证表明,实际测量的压力和模拟得到的压力之间的相对误差均小于2%,模拟成功。     

高温袋式除尘器金属滤袋脉冲喷吹清灰性能分析

为解决高温袋式除尘器在应用中因压缩空气温度偏低导致金属滤袋糊袋,以及因清灰参数选取不当导致滤袋残余阻力上升和除尘器运行阻力升高的问题,使用滤料微观模型分析过滤状态下颗粒在清洁金属和有机纤维层的穿透过程;并结合物理模型与数值模拟正交实验研究不同因素对不锈钢金属滤袋脉冲喷吹清灰过程的影响;以传统有机滤袋做对照,通过数值模拟实验研究在高温状况下脉冲喷吹清灰气流对金属滤袋袋口区域结露的影响。结果表明,在相同的颗粒粒径条件下,清洁金属滤料纤维的颗粒穿透量和穿透距离更大,拦截效应低于有机纤维滤料。滤袋清灰效果整体呈现上部>底部>中部的趋势,且金属滤袋清灰评价指标测试值整体低于传统有机滤袋;显著影响滤袋清灰的因素均为喷吹压力和喷吹孔径,金属滤袋最佳喷吹距离为200 mm,喷吹时间为100 ms。当脉冲喷吹气流温度为0℃时,滤袋袋口0.5～2 m处有结露风险,升高至50℃可有效防止工业窑炉烟气滤袋袋口区域结露现象的产生。该研究结果可为高温袋式除尘器金属滤袋的喷吹参数设计和结构优化提供参考。     

烧结机尾电改袋除尘器脉冲喷吹数值模拟

在电改袋除尘器中,为更好地利用原静电除尘器的内部空间,可采用长袋及脉冲喷吹清灰方式。利用CFX软件对脉冲喷吹系统进行模拟优化,结果表明,通过在喷嘴侧壁开设20 mm小孔,可有效增大喷吹气体流量,且以开设2个或者3个为佳。在喷嘴侧壁开孔数量、喷吹压力、喷吹距离、喷吹孔直径和滤袋长度等因素中,喷吹压力和喷吹孔直径对清灰的影响较大,增大喷吹压力和喷吹孔直径均有利于改善清灰效果,喷嘴侧壁开孔数量对清灰的影响较喷吹压力和喷吹孔直径小,喷吹距离仅对滤袋上部清灰效果有影响,而滤袋长度主要影响滤袋中下部的清灰效果,且影响较小,选择长袋具有可行性。     

基于CFD的滤袋内侧磨损失效过程分析

针对某燃煤热电厂袋式除尘器滤袋破损和多次换袋检修失效现象,采用气固两相流数值模拟方法,对清灰气流含尘浓度过高导致滤袋破损失效的演变过程进行了分析,并结合现场调研和破损滤袋检测结果,明确了产生此类故障的原因.结果表明:喷吹总气量的22％为诱导气流,袋口上方的诱导气流速度接近7 m·s-1,上箱体内悬浮颗粒甚至袋口周边沉积...     

电袋复合除尘器气流分布的数值模拟和优化

采用CFD数值模拟方法对某电业公司150 MW机组配套电袋复合除尘器流场进行了分析研究,通过比较模拟结果,确定了电袋复合除尘器流场的优化设计方案。结果表明:在进口烟道弯头内设置导流板,调整进口烟箱内孔板上的导流叶片及第3层孔板开孔率,电袋结合处设置孔板,可以使电场进口断面速度相对标准偏差、滤袋迎风面气流速度、滤袋单元流量分配偏差及每个袋区各滤袋流量的相对标准偏差均达到设计要求,为电袋复合除尘器的设计提供参考依据。     

高炉除尘灰细微颗粒物单/双预荷电强化滤袋过滤特性

传统袋式除尘器对于细微颗粒物的捕集效率不甚理想,在袋式除尘器入口前增加预荷电装置是一种切实可行的强化其过滤特性的技术手段。设计搭建线板式直流高压预荷电器,研究了不同正/负匹配电压及风速对于双极预荷电高炉除尘灰电凝并行为的影响规律,对比分析了滤袋对未荷电、单极负荷电以及双极荷电高炉除尘灰细微颗粒物(PM_2.5)的捕集效率与压差特性,得到了不同预荷电方式高炉除尘灰细微颗粒物在滤袋表面沉积的微观形貌结构。结果表明：随着过滤风速(1.5～0.5 m·s^-1及匹配负电压(-16～-12 kV)的降低,双极荷电颗粒物凝并效率提高;高炉除尘灰细微颗粒物单/双预荷电均能提高滤袋的过滤效率;对于粒径<0.5μm颗粒,双极预荷电技术对滤袋捕集效率的强化效果好于单极预荷电技术;对粒径为0.5～2.5μm颗粒,单极预荷电技术的强化效果超过了双极预荷电技术;颗粒物单/双预荷电技术还使得滤袋阻力增量值及其增长速率值降低,且单极预荷电技术对于阻力降低效果更为明显。本研究可为利用单/双预荷电技术提升传统袋式除尘器对高炉除尘灰中细微颗粒物的捕集脱除特性提供参考。     

旋风除尘器流场及浓度场实验与模拟

在研究旋风除尘器内气固两相的运动状况及分离机理方面,计算机模拟替代部分实验的方法能够优化设计旋风除尘器结构参数,提高其对微细颗粒的捕集效率,减少运行压力损失。本研究采用RSM模型和随机轨道模型对旋风除尘器内流场及浓度场进行模拟及实验。研究表明,旋风除尘器压力损失模拟结果与实验结果吻合较好,对于大于5μm的颗粒其捕集效率模拟结果与实验结果基本吻合;旋风除尘器外壁的颗粒浓度呈螺旋带状分布;如将排气管管径减少至原直径0.8倍,可使其对2μm颗粒捕集效率提高6.6%,但压力损失提高36.5%;颗粒的凝并作用有利于提高旋风除尘器微细颗粒的捕集效率。     

回转定位脉冲喷吹袋式除尘器滤袋长度可延长性分析

采用物理模型实验,对回转定位喷吹系统的扁圆形滤袋壁面峰值压力分布进行测试,得出该滤袋同一截面压力分布均匀,且其沿滤袋长度方向的壁面峰值压力分布规律也与圆形滤袋相似。在该规律成立条件下,将扁圆形滤袋运用等效面积法转化为圆形滤袋,通过数值模拟方法,设计正交实验得出:滤袋壁面峰值压力随着喷吹压力和喷嘴直径的增大而增大,而随滤袋长度增加无明显变化;并进行单因素实验得出,当滤袋长度增加至10 m,可满足工程设计清灰需要,为滤袋长度的设计提供了重要依据。     

高温滤袋的有效清灰强度

对Φ120 mm×1 000 mm氟美斯滤袋的最大侧壁压力峰值、除尘器运行阻力进行实验测试,并结合滤袋破损情况探究高温滤袋的有效清灰强度。结果表明,最大侧壁压力峰值在一定范围内对滤袋有较好的清灰效果且对滤袋的损伤较小。对粉煤灰而言,滤袋沿长度方向的平均最大侧壁压力峰值为876 Pa时的强度能满足除尘器的清灰要求,随着滤袋的最大侧壁压力峰值增大,除尘器清灰效果越好,当平均最大侧壁压力峰值超过2 713 Pa时,清灰效果仅轻微提升;且局部最大侧壁压力峰值大于5 282 Pa时滤袋破损,造成过度清灰。     

新型干式微孔过滤除尘器的实验研究

采用陶瓷质微孔管代替传统的纤维滤料,研制开发出一种新型干式微孔过滤除尘器.介绍了该除尘器组成、特点、结构和陶瓷微孔管过滤原理.实验发现,在入口粉尘浓度范围1 000～3 000 mg/m<'3>,过滤速度1.0～1.5 m/min时,该过滤除尘器具有较高的除尘效率,在实验最大过滤速度2.02 m/min条件下,压力损失为926 Pa,能耗较小.与传统的袋式除尘器相比,该除尘器具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、使用寿命长和除尘效率高等优点.     

脉冲袋式除尘器喷吹管内压缩气流喷吹均匀性的数值模拟

运用计算流体力学(CFD)的方法,对大型脉冲袋式除尘器清灰时喷吹管内压缩气流喷吹的均匀性进行了数值模拟研究。在对传统等直径喷嘴的喷吹管出口的平均质量流量、流量偏差和喷嘴内气流的速度场进行分析的基础上发现,通过改变喷嘴直径和形状可以提高喷吹管系统的清灰均匀性。其中,采用锥形变径喷嘴时,喷吹管喷出的压缩气流的流量偏差降到2%以内,喷嘴内气流合速度方向与径向夹角几乎为零,到达滤袋的速度明显增大,极大改善了喷吹管喷吹气流的均匀性,有效提高滤袋的清灰强度,为袋式除尘器清灰系统的优化设计提供了依据。     

旋风-滤袋复合除尘器的数值模拟分析

为了分析旋风-滤袋复合除尘器的内部流场,借助流体分析软件Fluent对旋风-滤袋复合除尘器的运行机理进行了数值模拟分析。结果显示,除尘器总体上达到了除尘设计目的,但在气流分配上存在不足,容易对部分滤袋造成过度冲刷,影响滤袋使用寿命。通过加装导流元件的方式可以有效改善气流分布不均的情况。