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。     

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。     

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。     

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。     

数值模拟滤袋长度对除尘器流场及粉尘沉降的影响

利用数值模拟方法,探究袋式除尘器中圆筒滤袋改为褶皱滤袋后,滤袋长度变化对除尘器内部流场及粉尘在灰斗中沉降的影响。结果表明：圆筒滤袋改为褶皱滤袋可显著降低系统阻力,有利于系统节能;下进风式除尘器箱体中,滤袋越短除尘器内部的气流分布越不均匀,气流易在除尘器箱体空间及灰斗中产生涡旋,除尘器内部远离进风口一侧的滤袋会承担更多风量并受到高速气流冲击;在袋长(L)分别为3、4、5、6 m的除尘器内,粉尘在灰斗中沉降率(η)为η(L=5 m)>η(L=4 m)>η(L=3 m)>η(L=6 m)。这表明袋底距入口太近不利于粉尘沉降,粉尘直接运动至滤袋,反而会增加滤袋的过滤负担,故滤袋长度L=5 m时粉尘在灰斗中的沉降率最佳。然而,进一步降低滤袋长度不能提高粉尘的沉降率,滤袋渗透率越大,除尘器内部流场速度分布越均匀,粉尘更易沉降至灰斗。本研究结果可为下进风袋式除尘器的袋长设计提供参考。     

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。     

基于数值模拟的电袋复合除尘器入口流速和管道结构优化

利用计算流体动力学(CFD)软件对电袋复合除尘器进行数值模拟,通过改变气流入口流速、调整电凝并区前水平管道长度和增设入口管道内导流板等方法进行优化。结果表明,气流入口流速对改善电袋复合除尘器的除尘效果影响不大,而入口管道增设导流板影响很大。当气流入口流速为18.00m/s、电凝并区前水平管道长度为0.50m、入口管道后一弯管处增设置3块导流板时,电凝并区入口断面、电除尘区入口断面气流分布均匀,相对均方根分别为0.17、0.14,涡流区域基本消失。     

双室电除尘器流量分配数值计算

采用计算流体动力学(CFD)方法对大型电除尘器双室流量分配和除尘器进口管道内气流流动进行了数值计算。根据数值计算结果确定管道导流板和隔流板的布置方案:隔流板长度150 mm,与水平方向夹角27°;导流板长150mm,与管壁等间隔平行布置3块导流板。利用数值计算指导模型实验设计,并验证数值计算结果。结果显示,数值计算、模型实验、现场实验所得电除尘器两室流量偏差分别为±1.8%、±1.7%和±2.1%,三者吻合较好,均满足《电除尘器气流分布模拟试验》性能考核要求。     

袋式除尘器入口烟道流场数值模拟与优化设计

采用计算流体动力学(CFD)方法,对某热电厂350 MW机组袋式除尘器入口烟道及除尘器内部的气流流场分布进行了数值模拟实验研究。识别了原烟道设计结构存在的问题,分析了造成各除尘器单元流量分配不均匀和除尘器喇叭口进口断面速度分布不均匀的原因,并提出了改变进口烟道形状,在入口烟道布置导流板的优化方案。经过模拟仿真对比,优化后并联的5个除尘器单元流量分配不均匀性得到明显改善,最大流量偏差由10.79%减小至-2.29%,且5个喇叭口进口断面速度相对均方根值均不大于0.25,满足技术规范要求。     

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。     

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。     

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。     

PCF型湿式脱硫除尘器入口结构优化

以PCF型湿式脱硫除尘器为物理模型,利用Fluent软件包,采用RNGк-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对装置内三维流场进行数值模拟.模拟结果发现,原倾斜入口(A)的装置内烟气分布不均匀.提出了水平入口(B)、左入口(C)、右入口(D)3种优化结构,并分别对A、B、C、D入口装置内气流速度、湍流强度与压降进行了模拟分析.结果表明,C、D入口使装置内气流速度分布更加均匀,且增强了装置内湍流强度,但C入口会导致压降增加,因此最佳入口为D.最后,针对入口D装置中的低速区,模拟分析了30°、45°与54°3种不同切入角度,得出45 °效果最佳.     

伞罩型湿式脱硫除尘塔入口结构优化模拟

利用商用CFD软件Fluent,采用k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对新型伞罩型湿式脱硫除尘塔内的三维两相流场进行数值模拟,发现了塔内烟气入口处流场所存在的不均匀性。为将其流场调节均匀从而提高脱硫除尘效率,在数值模拟的基础上提出在入口处加装直导流板、阶梯导流板和弯曲导流板,并分析塔内y=0截面速度的分布,以及z＝0.21 m截面上的颗粒浓度、速度和压力等参数的分布。结果表明：通过加装阶梯导流板和弯曲导流板均可以将流场调节均匀,达到较理想状态,从而实现高效净化气体的目的。模拟结果对设备的优化设计和实际运行有一定的指导作用。     

PCF型湿式除尘脱硫器气液流场数值模拟

利用FLUENT6.3对PCF型湿式除尘脱硫器装置内的三维气液两相流场进行数值模拟,分析装置内气液两相分布特性。模拟结果表明,PCF装置内的导流板对气液两相的分布特性影响显著,使气相分布更加均匀。导流板和自激通道是引起装置压力损失的主要原因。PCF装置的套筒式结构有效地减少了烟气带水问题,并减少了除雾器的安装,使除尘器的结构更加简单。模拟结果对设备的优化设计和实际运行有一定的指导作用。     

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。     

某1000 MW机组电除尘器气固两相流数值模拟

流场分布对电除尘性能至关重要。采用商业CFD软件,对某1 000 MW机组电除尘器进行了数值模拟。模拟过程中采用离散相模型(DPM)结合k-ε湍流模型,模拟颗粒运动轨迹。研究了在合理布置烟道走向,并在烟道内布置导流板、阻流板,在进口喇叭内布置气流分布板及导流叶片等措施条件下,电除尘器的气固两相流参数。结果表明:烟道内布置导流板及阻流板后,电除尘器各分室进口流量偏差均在±2%以内,出口流量偏差均不超过±0.5%,远优于标准要求;颗粒相质量流量分配偏差也均未超过5%,且各级粒径分布所对应偏差也明显减小;电除尘器各室入口截面烟气流速相对均方根差均不超过0.15,优于标准要求。     

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。