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。     

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。     

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。     

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...     

旋风除尘器环形空间气流运动的数值研究

运用计算流体力学软件FLUENT,对旋风除尘器内部流场进行了数值模拟,利用模拟结果对旋风除尘器入口不同位置气流在除尘器顶部的环形空间的轨迹进行了分析研究,探明了气流在环形空间的运动规律和基本特征,阐明了旋风除尘器顶部"尘环"形成的根本原因,指出了粉尘发生短路的原因和多发区域并在此基础上就除尘器的增效问题给出了改进方案.     

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。     

旋风静电除尘器流场分布测试研究

利用五孔探针系统对直筒式旋风静电除尘器模型的三维流场进行了测定与分析.结果表明:随着入口风速、供电电压增加,旋风静电除尘器内气流的切向和径向速度分别增加,各截面轴向速度沿半径的分布基本相似;与旋风除尘器相比,旋风静电除尘器内气流的切向速度和径向速度的变化更为平缓,入口风速为8.5 m/s时,在0.3～0.5倍简体直径时,切向速度达最大.     

旋风静电除尘器流场分布测试研究

利用五孔探针系统对直筒式旋风静电除尘器模型的三维流场进行了测定与分析。结果表明：随着入口风速、供电电压增加，旋风静电除尘器内气流的切向和径向速度分别增加，各截面轴向速度沿半径的分布基本相似；与旋风除尘器相比，旋风静电除尘器内气流的切向速度和径向速度的变化更为平缓，入口风速为8．5m／s时，在0．3～0．5倍简体直径时，切向速度达最大。     

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。     

旋风除尘器内部流场的数值研究

通过建立旋风除尘器模型，模拟了排气管插入深度对旋风除尘器的压降、气流的切向速度和轴向速度的影响。研究表明，增加排气管的插入深度会增大旋风除尘器的压力损失，但对其内部压力分布的影响却比较小；增加排气管的插入深度对气体切向速度和轴向速度的影响也比较小，在不同高度上，内外旋流交界处切向速度的最大值都有所增加，这会产生更大的离心力，除尘效率也会因此而提高。     

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。     

基于ASMM模型对不同袋长袋式除尘器气固两相流的模拟

为了提高袋式除尘器内部流场的均匀性,延长滤袋的使用寿命以及降低能耗,以某环保公司下进风袋式除尘器为几何模型,采用简化的欧拉模型-代数滑移混合模型(algebraic slip mixture model,ASMM)模拟了3种袋长分别为6、8和10 m的袋式除尘器处理粒径为1、2.5、5、10和20μm颗粒时其内的气固两相流动。对比分析了不同袋长除尘器内速度云图、颗粒相体积份额以及压力损失等,结果表明:随着滤袋长度的增加,除尘器内部流场的均匀性提高;袋式除尘器对5种不同粒径颗粒都具有一定的去除能力,滤袋长度为8 m时受到的二次扬尘影响较小;滤料及粉尘层厚度为2 mm时,袋式除尘器的压力损失随着滤袋长度的增加而增加,颗粒粒径对除尘器压力损失的影响较小;通过对比袋长为8 m时除尘器模拟压降与实验结果,验证了模拟结果的可靠性。因此,除尘器的最优袋长为8 m,模拟结果为袋式除尘器的设计和优化提供了理论依据。     

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。     

袋式除尘器喷管喷吹口径优化

喷管喷吹均匀是为了使同一排滤袋清灰力度均匀。针对袋式除尘器喷管喷吹气流均匀性的问题,国内外学者对各喷嘴出口气流质量流量的均匀性十分关注。采用流体力学fluent软件对喷管内流场进行模拟,提出了同一排滤袋清灰强弱分布受到各喷嘴出口气流的动量通量分布的影响,而不是质量流量的看法。对引射空间流场进行模拟,验证了这一看法。结果表明,为了达到喷管喷吹均匀,应使各喷嘴出口气流动量通量分布均匀。采用动量通量修正和重复迭代的方法对喷管喷吹口径进行优化设计,获得了较好的动量通量均匀性。     

球柱形旋风除尘器分离性能数值模拟与实验

针对传统柱锥形旋风除尘器存在细颗粒分离效率低的问题,提出了一种新型球柱形旋风除尘器。采用数值模拟和实验研究手段,分析了柱段高度对球柱形旋风除尘器分离特性的影响。模拟结果表明:当球柱形旋风除尘器柱段高度不为零时,随着柱段高度的增加,静压力逐渐变小;球柱形旋风除尘器内流体的切向速度均呈"M"型分布;流体轴向速度随着半径的减小,其绝对值先增大后减小,在中心轴线处又开始增大;流体径向速度均关于中心轴线对称。实验结果表明,当球柱形旋风除尘器柱段高度为150 mm时,总分离效率最高,可达到92.01%。研究结果可为旋风除尘器中细小颗粒分离应用提供指导,对提高5μm以下颗粒分离效率具有重要意义。     

粉尘对电除尘器气流分布影响仿真研究

为了更加精确地研究电除尘器入口气流分布特征, 论文采用欧拉-拉格朗日多相流模型，对电除尘器内部气流分布进行了数值仿真。由于在进入除尘器的气流中引入了粉尘粒子，不仅可获得粉尘及粉尘颗粒粒径大小对气流分布均匀性的影响，而且这种模拟更加接近除尘器的气流实际情况。提出的模拟方法为电除尘器的气流分析提供了一条新的途径。     

迷宫式低频宽带消声箱在旋风除尘器排气降噪中的应用

根据旋风除尘器排气噪声的频谱特征和现场背景噪声的分析，给出了低频、宽带共振消声箱结构的设计方法，从气流阻损的估算显示了低频消声箱结构的可行性，指出了低频降噪效果的可测性。通过实际应用证实了消声箱的低频消声效果。     

锥度对旋风除尘器主要性能的影响

为了提高旋风除尘器的分离效率,研究了锥度对旋风除尘器主要性能的影响,建立了气体流场和颗粒动力场的理论模型,并应用SIMPLEC算法对不同锥度下旋风除尘器内部的总压、切速度、颗粒运动轨迹以及分离效率进行了数值模拟。数值结果表明:旋风除尘器内部的总压和切速度均基本呈轴对称分布,沿半径方向,总压呈非线性增大趋势,而切速度呈"驼峰"分布;通过减小锥度降低了总压和切速度,缩短了颗粒的停留时间,从而提高了分离效率,为旋风除尘器的结构优化设计、提高分离性能提供参考。     

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。