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15 μm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。     

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 m>8 m>10 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。     

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。     

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。     

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。     

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5 μm以下颗粒分离效率具有重要意义。     

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.     

无动力除尘器尺寸的数值模拟

为考察无动力除尘器不同尺寸结构的除尘效果,建立粉尘和空气耦合下的数学理论模型。采用Gambit软件构造无动力除尘器的实体结构,将自定义的UDF函数导入到Fluent软件中进行数值模拟,并应用了静压差计算不同除尘器尺寸结构下的含尘气体回流效果。数值模拟结果表明,当无动力除尘器回流管直径为600 mm,向下倾斜为10°,以及落料管入口高度距回流管口为1 150 mm时,无动力除尘器内含尘气体回流效果显著。     

基于大涡模拟的旋风分离器内流场数值模拟研究

为了研究旋风分离器内流场的运动状况,借助Fluent软件,采用大涡模拟,基于曲线坐标系的SIMPLEC算法,对切向入口的Stairmand旋风分离器内流场进行了三维数值模拟研究。数值结果表明,大涡模拟适合于三维强旋流的流场模拟,分离器内部的流动空间可分为内、外2个流动区域,在不同的流动区域中,气体压力、速度场的分布有较大的差异。而且压力分布与速度分布不是绝对的轴对称分布。数值模拟结果对其设计优化研究有一定的应用价值。     

静电除尘器烟道进口处流场的数值模拟

利用Fluent软件对静电除尘器烟道进口处流场进行了数值模拟,在此基础上提出一种新型的能有效均风的电晕线布置方法.结果表明,两相邻(垂直叠放)烟道进口处的电晕线平行放置时,在强电场力作用下产生的高速离子风会阻碍气流的均匀分布；两相邻烟道进口处的电晕线交叉放置时,可以起到明显的均风效果,更有利于除尘器内气流的均匀分布和提高除尘效率.该方法为静电除尘器的改造和设计提供了一种新的思路.     

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。     

壁面粗糙度对旋风分离器内流场影响的数值模拟

利用计算流体动力学软件FLUENT6.2.16对壁面粗糙度不同的旋风分离器内流场进行了数值模拟,得到了切向速度、轴向速度、径向速度和静压力分布规律。旋风分离器内的切向速度随着壁面粗糙度的增大而明显减小;轴向速度没有明显的规律性变化,只在上部筒体涡核区轴向速度增加,削弱了涡核区滞留现象;在流场大部分区域径向速度随粗糙度的...     

新型低阻高效旋风除尘器性能的模化实验研究

模化方法是将实验室内模型的实验结果推广到实物中去的最有效方法。依据归纳的旋风除尘器近似模化条件，对新型低阻高效旋风除尘器进行了模化实验研究。新型除尘器模化实验结果与工业化实验结果比较表明，该模化方法是成功的。为新型除尘器的系列化结构设计提供依据。     

大型电袋复合除尘器脉冲滤袋清灰

建立了大型脉冲喷吹实验系统,进行8 m滤袋长度、76 mm以上不同规格和型号的脉冲阀、未使用的干净滤袋和使用过带粉尘滤袋的喷吹性能实验研究,测试喷吹管上的压力峰值、滤袋上的加速度和压力峰值。实验结果表明,喷吹管上高速回流气流产生二次压力峰值。测试结果也证明,带粉尘的滤袋由于其透气性的降低与干净滤袋相比,其最小压力峰值较大,且随着滤料透气性的降低整条滤袋的压力峰值变化值变小,同时滤袋的透气性与工程使用时间成反比,但不同的烟气工况由于粉尘特性造成滤袋的透气性不同。实验也表明,为保证单个脉冲阀能有效地喷吹滤袋应根据最小压力峰值进行滤袋数量的限制和脉冲阀规格的选取。     

直筒式旋风脉冲静电除尘器性能研究

实验研究了电压、入口粉尘浓度和入口风速对直筒式旋风脉冲静电除尘器除尘效率的影响,测定了在不同入口风速下除尘器的分级效率.结果表明,脉冲供电能显著提高除尘器的除尘效率和分级效率,在脉冲电压为80 kV、入口粉尘质量浓度为5.0 g/m3N、入口风速为7～10 m/s时,除尘效率在99%以上,并在实验的基础上分析了脉冲供电下除尘器的除尘机理.     

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。     

模块化人工湿地水力学性能数值模拟与优化

针对模块化人工湿地系统构建过程中存在的关键性问题,借助数值模拟方法对不同湿地基质铺设顺序、基质厚度和导流板设置方式下湿地内部的水力学性能进行系统评价。结果表明,保持各基质层铺设厚度一致(200mm)的前提下,由上至下依次按照中、大、小的阻力系数顺序铺设基质时,湿地模块内的水力学性能最优,水力效率(λ)可达0.912,在此铺设顺序下,当上、中、下层基质的厚度比设置为1∶4∶1并在模块湿地底部中间位置处(600mm)设置与下层基质等高(100mm)的导流板,湿地内部水力效率最佳,λ达到0.965。     

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。     

SCX型脱硫除尘器内部气固两相流场数值模拟

采用FLUENT软件对SCX型脱硫除尘器内部气固两相流场进行数值模拟.气相采用Realizable k-ε湍流模型,颗粒相采用离散相模型(DPM),压力-速度耦合算法选择SIMPLE进行计算.分析了装置内z=0截面上气相压力和速度的分布,并对不同粒径颗粒的浓度和运动轨迹进行计算,还在考虑重力及不考虑重力2种情况下分析了...     

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。