袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟
下进风袋式除尘器内部气固两相流动数值模拟
下进风袋式除尘器内部气固两相流动数值模拟
高晖;郭烈锦
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2001(029)005
【摘要】为了研究袋式除尘器滤袋失效机理,进一步指导除尘器的设计、运行和改进,通过简化滤袋结构和应用结构化/非结构化混合网格技术,对DMC180型下进风袋式除尘器实际运行条件下的内部气固两相流动进行了数值模拟.计算结果表明,袋室内形成了旋涡回流和不均匀压力场,袋室后端滤袋组过滤速度和滤袋间隙速度大大超过最大允许值,是后端滤袋易于磨损失效的主要原因.通过计算还得到了不同处理风量和过滤介质表观渗透率条件下,各滤袋组过滤速度和颗粒沉积量分布规律.指出了该型袋室结构设计缺陷和改进方向.
【总页数】4页(P35-38)
【作者】高晖;郭烈锦
【作者单位】西安交通大学;西安交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ05
【相关文献】
1.下进风袋式除尘器气流分布特性的数值模拟 [J], 时红梅;郭婷婷
2.下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟 [J], 李少华;宋阳;王铁营;王艳鹏
3.袋式除尘器进风结构型式对气流分布影响数值模拟分析 [J], 黄莺;杨彦
4.侧进风袋式除尘器分风屏组合优化设计 [J], 焦伟俊; 谭志洪; 熊桂龙; 刘丽冰
5.下进风内滤式袋式除尘器流场的模拟与优化 [J], 张哲; 李彩亭; 李珊红
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袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟
袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟引言:袋式除尘器是一种常用的工业设备，用于去除工业生产过程中产生的粉尘和颗粒物。
其工作原理是将气体通过滤袋，通过过滤袋的孔隙，将其中的颗粒物截留下来，从而使气体得到净化。
为了更好地了解袋式除尘器中气体流态特性，提高除尘效率和设备性能，进行数值模拟研究具有重要的意义。
一、数值模拟的背景和意义袋式除尘器作为一种重要的空气净化设备，广泛应用于石化、冶金、化工等工业领域。
通过进行袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟，可以更好地了解流体内的各种流动现象，并优化设备设计和操作参数，以提高除尘效率。
二、数值模拟方法在进行袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟时，需要选择合适的数值模拟方法。
常用的方法包括欧拉方法和拉格朗日方法。
欧拉方法适用于模拟流体场的宏观性质，如流速、压力分布等。
而拉格朗日方法可以追踪入口气体中颗粒物的运动轨迹和浓度分布，用于研究颗粒物的分离和聚集过程。
三、数值模拟的主要内容和步骤1. 几何模型建立：根据袋式除尘器的实际结构和尺寸，建立几何模型。
可以利用计算机辅助设计软件进行建模，获取几何模型的三维数据。
2. 假设和边界条件设置：根据实际工况和研究目的，假设适当的条件，如气体流动速度、颗粒物浓度分布等。
同时设置适当的边界条件来模拟实际工况。
3. 数值模拟软件选择：根据具体需求和研究目的，选择适合的数值模拟软件进行模拟计算。
常用的软件有FLUENT、COMSOL等。
4. 网格划分：将几何模型划分为网格单元，数值求解的精度和计算时间与网格划分的细致程度有关。
在划分网格时，应尽量保证几何模型的复杂性和细节得到保留。
5. 数值计算：根据模型和边界条件，利用数值模拟软件进行计算。
通过迭代求解流场和颗粒物运动方程，得到气体流态特性的数值解。
6. 结果分析与优化：根据计算结果，对流场和颗粒物运动状态进行分析，并进一步优化袋式除尘器的结构和操作参数。
四、数值模拟结果的影响因素袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟结果受到多种因素的影响，包括颗粒物特性、气体流速、滤袋材料和结构等。
袋式除尘器入口烟道流场数值模拟与优化设计
袋式除尘器入口烟道流场数值模拟与优化设计摘要：袋式除尘器是一种干式滤尘装置，其具有除尘效率高、粉尘适应性广、运行稳定可靠等优点。
随着国家对燃煤电厂污染物排放标准的不断提高，大型袋式除尘器越来越受到重视和应用。
本文论述了袋式除尘器入口烟道流场数值模拟及其优化设计。
关键词：入口烟道；流量偏差；数值模拟；优化设计除尘器入口烟道的气流组织与优化对大型除尘器的整体除尘效率具有重要的影响，它主要关注进入每台除尘器的流量分配和除尘器入口速度分布等问题。
目前虽然在各类除尘器的规范中对除尘器间的流量分配和入口速度分布等有明确的规定，但却缺乏如何实现这些目标的具体措施。
基于此，本文对袋式除尘器入口烟道流场数值模拟与优化设计进行了详细分析。
一、袋式除尘器概述袋式除尘器是通过干式过滤法过滤的，粉尘受到滤料的蹄滤及颗粒间的相互碰撞、滞留、扩散、静电等作用而沉积在滤袋表面形成初始粉尘层，初始粉尘层在过滤中起主要作用，滤袋含尘过滤使袋式除尘器的过滤效率和过滤阻力都相应的增加，若除尘器的过滤阻力过高会使滤袋处理风量有所下降，当除尘系统的阻力增大到一定数值时，要对滤袋进行清灰，不能过分清灰，以免破坏滤袋表面的初始粉尘层，降低过滤效率。
袋式除尘器分类很多，按滤袋的形状分为：梯形、平板形和圆筒形；按进出风方式分为：下进上出式、上进下出式、直通式；按过滤方式分为：外滤式及内滤。
滤料的材质有棉、麻、毛等天然纤维，玻璃、陶瓷、玄武岩、碳、金属等有无机纤维，以及聚酷纤维等有机纤维。
二、数值模拟1、模型的建立和网格划分。
本工程案例中，每台燃煤锅炉机组配备1套袋式除尘器系统，每套除尘系统由五个独立的除尘器单元并联组成。
如图1和图2所示，经过空预器的烟气由2个入口进入入口联箱再分别通过各支管进入5个除尘器单元。
经过袋式除尘器处理后的烟气汇入出口联箱再通过2个出口至引风机。
由于除尘器本体及出口烟道对各除尘器流量分配也有影响，所以选取除尘系统的整体烟道作为研究对象。
袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟
袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟
杨燕珍;温发林
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2013(000)009
【摘要】许多袋式除尘器由于结构的原因,往往内部流场的气流分布不均现象比较明显,内部流场气流分布不均,会加剧滤袋的磨损,降低除尘器的除尘效率.分别对加装与水平面成60°、45°、30°角布置的气流均布板的模型进行模拟,对比分析得出最优方案,为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据.
【总页数】2页(P17-18)
【作者】杨燕珍;温发林
【作者单位】龙岩学院物理与机电工程学院,福建龙岩364012;龙岩学院物理与机电工程学院,福建龙岩364012
【正文语种】中文
【中图分类】X701.2
【相关文献】
1.袋式除尘器气流分布均匀性测试与数值模拟 [J], 王丹丹;钱付平;吴显庆;纪国富;黄志甲
2.袋式除尘器内部流场气流均匀性的研究 [J], 杨燕珍;杨元慧;刘江源;刘良军
3.离线清灰袋式除尘器气流均匀性数值模拟分析 [J], 郭嘉兴; 沈恒根
4.金属纤维袋式除尘器内部气流场均匀性分析 [J], 安蓉蓉; 刘雪东; 刘文明; 丁昕越; 彭涛
5.袋式除尘器气流分布均匀性的数值模拟 [J], 李少华;王坤玉;格日勒;郭婷婷;白小元
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袋式除尘设备气流分布的数值模拟
第22卷第3期2005年06月现 代 电 力M odern Electric Pow erV o l 22 N o 3Jun 2005文章编号:1007 2322(2005)03 0046 04 文献标识码:A 中图分类号:T K284 4袋式除尘设备气流分布的数值模拟郑 辉,芮晓明,常连生(华北电力大学动力工程系,北京102206)Nu merical S imu lation o f A ir Flo w D istrib u tion in Bag type D ust C ollecting Equ ip men tsZheng H ui,Rui Xiao ming,Chang Liansheng(Department of P ow er Eng ineering,NCEPU,Beijing102206,China)摘 要:烟气进入袋式除尘设备时的分布状况是影响除尘效率和滤袋寿命的关键因素之一,在袋式除尘设备的进气烟箱中放置气流分布板是改善气流分布的有效方法。
为了对除尘设备的气流分布板设计提供合理的参数,文中应用Fluent 数值模拟软件对除尘设备进气烟箱放置气流分布板前后气固多相流的分布情况进行了数值模拟,采用k- 湍流模型模拟气相流动,采用Lagrange法来计算颗粒场特性。
模拟结果表明,放置气流分布板后的气流分布情况明显优于未放置之前,气流分布较为均匀。
如果合理布置气流分布板的位置、孔径和开孔率,可以为除尘系统气流分布的设计提供最佳的方案。
利用数值模拟可以有效地缩短设计过程,避免气流分布模拟试验台因设备不同而不能重复使用造成的浪费,减少了产品开发成本。
关键词:袋式除尘设备;气流分布;数值模拟;气固多相流Abstract:The distribution of airf low w hen it enters into a bag type dust collecting equipment is one of the key factors for the eff iciency of a dust collecting equipment and the li f espan of the bag.Putting airf low distribution boards at the entrance of the equipment is an eff ective w ay to im prove the airf low distribut ion.In order to provide a set of proper pa rameters for the design of an airf low distribution board, Fluent numerical simulation software package is used to sim ulate the gas solid multiphase flow distributions bef ore and af ter putting the airf low distribution boards in the air in box.The k turbulent current model is used to simulate the gas phase flow and Lagrange method is used to calculate the solid phase f low.The results show that the airf low distribu t ion is significantly improved with the airf low distribution boards.Properly setting up the boards with proper aperture in the air in box would be helpful f or achieving the best de sign of airflow f or dust collecting ing num erical simulation can effectively reduce the design time and cut down the product development costs.Key words:bag type dust collecting equipment;air f low distri bution;numerical simulation;gas solid multiphase flow0 引 言袋式除尘设备具有除尘效率高、运行稳定可靠、结构简单、操作维护方便,并可处理高浓度含烟尘气等优点,能够满足日趋严格的环保要求,出口处气体的含尘浓度可达20~30m g/m3,最小可以捕集0 1 m左右的粉尘,因此在国内的应用将越来越广泛。
基于Fluent的脉冲袋式除尘器内气流流场的数值模拟
Ｋｅ ｒ ｓ ａ — ｉｔ ｒ； ａ ｓ ｆｏ ； ｕ ｎｔ ａｒ ｄ ｓ ｒ ｂ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ：ｂ ｇ ｆｌｅ ｍ ｓ ｌ ｗ Ｆｌ ｅ ； ｉ ｉ ｔ ｉ ｕｔｏｎ
脉 冲袋 式除 尘器 因其 运行 阻 力低 ， 除尘 效 率 高， 占地 面积小 等特 点 ， 广泛 的应 用在 工业 中 。在
目前 ， 冲袋式 除尘 器 内的 气 流 的组 织 不 均 脉 匀 性 易造成 某个 部 位 的滤 袋 破 损 现 象 时有 发 生 ， 如 果不 及时 处理 ， 易造 成 更 大 面 积 的 破损 和环 境 的污染 。为 了研 究 滤 袋 的破 损 原 理 ， 本研 究 对 在
除尘 器 的研究 中， 值 模 拟逐 渐 成 为 有 效 的研 究 数
度 ， 而 减小 了旋 风除 尘器 的压 力损失 ， 三相速 从 从
度上 再现 了流 场 的 变化 情 况 。高 晖 等 用 Ｆ ｕ ｌ—
ｅ ｔ 件对 ＤＭＣ ８ ｎ软 １ ０型袋式 除 尘器 的 整个 流 场进 行 了二维数 值 模 拟 ， 到 了不 同处 理 风 量 和过 滤 得 介质 表观渗 透 率 条件 下 ， 滤袋 过 滤 速 度 和 颗粒 沉 积量 分布规 律 ， 指 出 了该 袋 室 的结 构 设计 缺 陷 并
关 键 词 ： 式 除 尘 器 ； 量 流 量 ； ｌｅ ｔ 气 流 分 布 袋 质 Ｆｕｎ ；
中图分 类号 ： ８ ． ＴＫ ２ ４ ５
文献 标 志码 ：Ａ
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ａｎ ｌ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｄｉ ｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｍ ｒ ｃ ｌＳｉ ｌ ｔｏ ａ ｙ ｉ ｎ Ａｉ ｓ ｒ ｂ ｔｏ ｏ ｇ ｆｌｅ ｓ ｄ ｏ ｕ ｎｔ ｆＢａ — ｉｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｆｌ ｅ
脉冲袋式除尘器喷吹气流的数值模拟
脉冲袋式除尘器喷吹气流的数值模拟袋式除尘器脉冲喷吹的清灰效果是影响设备运行阻力和滤袋使用寿命的主要因素之一. 如图1 所示,含尘气体进入中箱体,经滤袋过滤后洁净气体由上箱体出口排出. 喷吹时,压缩气体由喷嘴高速喷出,诱导喷嘴周边的数倍气体在短时间内进入滤袋,滤袋急剧膨胀、振动,从而使附着在滤料表面的粉尘层剥落[122 ] . 目前有关脉冲喷吹气流及其性能参数优化研究的报道文献不多,设计中对喷吹装置喷吹效果的判断,大多是根据经验,或者通过实物试验进行的[324 ] . 为了更好的了解喷吹气流与滤袋间的作用状况,本文采用计算流体动力学(Comp utational Fluid Dynamics ,简称CFD) 方法,使用Fluent 软件对脉冲喷吹气流的压力分布进行了数值模拟,对于滤袋清灰装置的优化设计具有重要的意义.1 计算模型喷吹气流在滤袋内的流场非常复杂,为了便于建立数值计算模型,对滤袋内外流场进行如下简化:(1) 以单条圆筒滤袋作为研究对象,并将其内外气流假定为不可压缩流体;(2) 在喷嘴出口处,由于喷嘴直径远小于滤袋直径,可以假定喷吹气流速度沿喷嘴径向均匀分布;(3) 常温计算条件,不涉及温度对流场的影响;(4) 不考虑滤袋壁面的纵向位移;(5) 喷吹气流在滤袋内的流场是三维流动问题,喷吹气流沿滤袋长度方向的轴线是对称的,可简化为二维问题.图2 (a) 为单条滤袋喷吹清灰的几何模型,X 为喷吹距离(喷嘴距袋口距离) ,L 为滤袋长度,喷嘴直径d ,D 为计算区域宽度.将引射空间、滤袋内外空间作为计算区域.网格划分时,沿袋口方向网格间距为D/ 20 ,沿滤袋长度方向网格间距为L/ 10.而对于喷嘴出口部分,因其对网格比较敏感,在网格划分时进行了适当的加密,以减小计算误差,提高结算精度. 图2 (b) 为计算区域的网格图,以及喷嘴部分的网格细化图.图2 单条滤袋计算区域Fig. 2 Calculated section of single filter bag2 数值计算方法2. 1 控制微分方程脉冲喷吹气流的流动过程采用的控制方程如下:2. 2 边界条件与初始条件固体壁面包括上箱体壁面、喷管外壁、花板、袋底,其边界条件采用壁面函数法[5 ] . 中箱体壁面采用恒压边界条件,依据压力的大小确定出滤袋的外表面过滤气速. 净气出口采用压力出口边界条件,滤袋采用多孔跳跃边界条件.滤袋介质作为渗流壁,其内部沿半径方向的流动方程由非稳态的Darcy 公式确定[6 ] .式中: v 为气体通过袋壁的径向速度,m/ s ; K 为滤袋壁渗透系数,取决于滤袋和粉尘层的几何结构和化学性质,m2 ;μ为黏性系数,Pa ·s ; p ( t) 为不同时刻的滤袋壁面压力值,Pa ; r 为径向距离,m.该流场的初始化是从恒压面开始初始化,恒压面的压力采用中箱体的压力.脉冲喷吹是一个非稳态的过程,非稳态湍流流场的计算采用SIMPL E 算法[7 ] . 工程上压缩空气的喷吹时间一般设定在80～150 ms 之间,在模拟计算时取100 ms ,求解步长取4/ 1 000 s.3 数值模拟结果3. 1 Φ160 ×6 000 滤袋的模拟滤袋的几何尺寸为直径Φ= 160 mm ,长度L = 6 000 mm. 喷吹时间T = 100 ms ,喷吹距离X = 200mm ,喷嘴d = 26 mm. 实验气包压力为0. 4 MPa ,实验采用的Goyen 淹没式脉冲阀的阻力损失在0. 06～0. 07 MPa之间[829 ] ,模拟时采用的压力为0. 33 MPa (数值模拟是从喷嘴处开始计算) . 由于该实验袋口部分采用了文丘里管,故在模拟时也增加了文丘里管.数值模拟得出滤袋各点的峰值压力曲线,如图3所示. 图中同时给出了文献[10 ] 在相同条件下的实验检测数据.由图3 可以看出,两条曲线基本吻合.在袋口0～0. 3 m 处,由于增加了文丘里管,峰值压力较小,且第二个测试点(0. 3 m处)的压力值有所减少; 而后压力开始上升,在滤袋1m 处达到最大值;随着滤袋长度的增加,压力值不断衰减; 到滤袋中下部,压力有所回升. 在距袋口0～3m 段,两条曲线完全重合,在滤袋中下游部分,模拟值高于实测值.这一偏差主要是因为实验测定与数值模拟的有效喷吹时间和滤袋的渗透系数取值不一致造成的,可以通过调整参数取值来修正.对比结果表明模拟值与实测所得峰值压力曲线基本吻合,滤袋内喷吹气流压力分布可以利用数值模拟的方法来分析.图3 滤袋侧壁峰值压力对比Fig. 3 Comparison of t he peak pressure between t he experimentalvalue and t he numerical calculations3. 2 Φ130 ×6 000 滤袋的模拟圆筒滤袋通常的尺寸为Φ130 、Φ150 、Φ160 mm 等几种,长度一般在5 000～8 000 mm 之间. 其中Φ130 ×6 000 mm的滤袋在工程应用中较多,对于长滤袋不宜加文丘里管,本文选择Φ130 ×6 000 mm 滤袋进行喷吹气流压力场的模拟.图4 脉冲喷吹不同时刻滤袋侧壁压力曲线Fig. 4 Pressure inside a filter bag at different instant s图4 是常温条件下Φ130 ×6 000 mm 的滤袋,在T = 100 ms , X = 200 mm , d = 24 mm , P = 0.2 MPa时脉冲喷吹不同时刻滤袋壁面的模拟结果.从图4 中可以看出,滤袋壁面不同部位达到最大压力值的时间是有差别的. 距袋口越远,达到最大压力值所需的时间越长. 40 ms 左右时,距滤袋口0～1m 处压力值达到最大;喷吹到60 ms 时,距袋口1～3 m 处达到压力最大值;70 ms 左右,袋口压力减小,距袋口3～6 m处滤袋壁面压力达到最大值;而在80 ms ,100ms时滤袋壁面的峰值压力值不断下降.在喷吹过程中,滤袋壁面受到的最大静压值即为峰值压力. 峰值压力是喷吹过程中一个最直观的表现形式,可以通过实验测量获得. 据图4 所示各时刻的压力分布,经计算后得图5所示的滤袋壁面峰值压力曲线. 由图5可见,峰值压力不断上升,距袋口约0. 5 m处出现最大值,随后由于喷吹气流泄漏和运动压力损失,峰值压力开始下降,喷吹气流冲击到封闭的滤袋底部,产生返流,导致滤袋底部的压力值回升.压力上升速率是滤袋壁面的峰值压力与压力从零值上升到峰值所经历的时间的比值.压力上升速率是喷吹效果的一个重要评价指标. 图6 是根据图5 所示的模拟结果得出的滤袋壁面压力上升速率曲线图. 由图6可见,压力上升速率从袋口开始上升,距袋口约0. 5 m 处出现最大值,随袋长的增加,压力上升速率逐渐减小.图5 滤袋侧壁峰值压力Fig. 5 Peak pressure during cleaning at variouslocations inside t he filter bag图6 滤袋最大压力上升速率Fig. 6 Most increscent velocity of pressure at variouslocations inside t he bag4 结论(1) 利用CFD 方法对Φ160 ×6 000 mm滤袋的脉冲喷吹清灰过程进行数值模拟,结果与文献实验测定结果的基本趋势一致,可以采用数值模拟的方法分析滤袋内喷吹气流的压力分布.(2) 由Φ130 ×6 000 mm 滤袋的数值模拟结果可以看出,在设定为100 ms的喷吹时间里,随着喷吹气流向下运动,滤袋壁面依次达到最大压力值. 70 ms以后,尽管还在继续喷吹,但壁面的峰值压力下降,表明延长压缩空气喷吹时间对峰值压力的提高不起作用.(3) 喷吹过程中,滤袋上部受到的峰值压力最大,底部其次,中部最小. 压力上升速率从袋口开始上升,距袋口约0. 5 m处出现最大值,随袋长的增加,压力上升速率逐渐减小.参考文献References[1 ] L ; FFL ER F ,SIEVERT J . 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China , Tel :0086229282202729 ,Email :dangxq #163.将#换成@com基金项目:国家863 计划项目资助课题(2005AA642010)作者简介:党小庆(19642) ,男,副教授,博士研究生,主要研究方向为大气污染控制技术和设备。
袋式除尘器气流组织的数值模拟分析
袋式除尘器气流组织的数值模拟分析袋式除尘器是一种常见的大气污染控制设备，主要用于工业生产中对空气中的颗粒物进行过滤和净化。
在袋式除尘器中，颗粒物和污染物被通过滤袋的过滤作用分离，从而达到净化空气的目的。
在该文档中，将对袋式除尘器气流组织的数值模拟分析进行探讨。
袋式除尘器通常由烟气进口、空气分布器、滤袋、清灰系统、出口等组成。
其中，滤袋是袋式除尘器的核心部件。
气流组织的数值模拟对袋式除尘器的设计和优化具有重要作用，可以有效地提高袋式除尘器的净化效率和运行稳定性。
袋式除尘器的气流组织包括了入口气流、空气分布、过滤和清灰等环节。
在入口气流中，主要以烟气的流动速度和方向，对袋式除尘器的性能影响很大。
经过优化的气流速度和方向，可以使得烟气在滤袋中均匀分布，从而达到更好的过滤效果。
空气分布器是袋式除尘器中的关键设备，通过调整其结构和设置的位置，可以对气流组织进行更精细的调整和优化。
如将分布器放在入口处，可以均匀分配烟气入口流量，减小局部阻力，从而提高过滤效率和清洁程度。
在分布器中，不同的结构形式和尺寸设置可以影响气流的变化和传递，从而对整体的过滤效果和能耗有重要作用。
过滤是袋式除尘器中的核心部分，是通过滤袋将空气中的颗粒物过滤掉的过程。
其中，滤袋的材质、尺寸、数量等都会影响气流组织和过滤效果。
在数值模拟过程中，通过模拟滤袋表面的沉积物，可以预测滤袋的清洁度和清灰周期，从而为设备的运行和维护提供参考。
清灰是袋式除尘器中的清除过滤袋上沉积物的过程。
清灰方式和频率也会直接影响气流组织和过滤效果。
通过数值模拟，可以对清灰周期和方式进行调整和优化，达到更好的清洁效果和减小能耗的目的。
总体而言，袋式除尘器的气流组织对其过滤效果和工作稳定性有重要影响。
通过数值模拟和实验研究，可以得到最佳的气流组织方案，从而提高设备的效率和运行稳定性，同时降低其维护成本和能耗。
袋式除尘器内气流场数值模拟的开题报告
袋式除尘器内气流场数值模拟的开题报告一、研究背景袋式除尘器广泛应用于空气中颗粒物的过滤和分离工作，如燃烧产生的颗粒物、建筑工地扬尘等。
袋式除尘器的工作原理是利用滤袋对空气中的颗粒物进行过滤和捕集，然后通过清灰系统清除袋子上的颗粒物。
考虑到袋式除尘器内部颗粒物分布非均匀性，传统的设计和优化方法无法满足高效清除颗粒物的需求。
因此，高精度的数值模拟方法是袋式除尘器研究和设计中不可或缺的工具。
二、研究目的和意义本文旨在对袋式除尘器的气流场进行数值模拟，探究气流对颗粒物捕集的作用，进而为袋式除尘器的设计和优化提供参考，提高袋式除尘器的清除效率和净化效果。
三、研究内容和方法研究内容包括以下几个方面：1.袋式除尘器内部气流场的数值模拟：将袋式除尘器建模，根据欧拉方程、Navier-Stokes方程和连续性方程等基本方程，结合合适数值方法进行数值模拟，获取袋式除尘器内部的气流场分布情况。
2.颗粒物的运动和捕集：将颗粒物建模，根据颗粒物的质量和运动状态，结合合适数值方法进行数值模拟，探究颗粒物在袋式除尘器内部的传输规律和捕集效果。
3.数值模拟结果的分析和评估，包括颗粒物的分布情况、袋子的清灰效果以及性能指标的分析等。
四、研究预期结果通过数值模拟，预期可以得到袋式除尘器内部气流场分布和颗粒物捕集情况的详细数据，并对颗粒物的运动和捕集机理进行深入探究和分析，为袋式除尘器的设计和优化提供参考。
同时，通过数值模拟结果的分析和评估，评估袋式除尘器的性能和效果，提高袋式除尘器的清除效率和净化效果。
五、研究进度和计划现已完成研究背景和研究目的的确定，正在开展袋式除尘器内气流场数值模拟的建模工作，计划在明年9月前完成数值模拟和结果分析的工作，并撰写相关论文。
袋式除尘器内部流场的数值模拟_潘伶
在大容量的三维数值模拟计算中， 网格划分是 。 Gambit 一个重要的问题 本文利用 软件对计算区
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除尘器原设计模型数值模拟
（ i， j = 1， 2， 3） （ 2）
图 2 是除尘器原设计模型中内部气流的轨迹线
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环 境 工 程 学 报
第6卷
图， 图 2 （ a） 是从除尘器钢结构对称面看， 图 2 （ b） 是 从图 2 （ a） 的反向看。 图 3 是不同截面的速度分布 气流从进气口进入后， 沿着斜隔板 云图。由图可见， 向前冲击， 与前壁面发生强烈碰撞， 碰撞后， 气流主 要分成两部分。一部分气流直接向近壁面的几个气 室发展， 造成这几个气室内部的气流相对比较紊乱 ， 并且在这几个气室的滤袋底部形成速度相对较大的 射流， 造成这些滤袋底部长时间受到高浓度含尘气 这部分气流在形成射流后， 直接撞 流的冲刷。同时， ， ， 击灰斗的侧壁面 并沿着侧壁面上爬 这些上爬的气 流也使近壁面的滤袋受到较严重的冲刷， 加剧滤袋 的磨损。另一部分与前壁面碰撞的气流， 向下沿灰 在灰斗内形成较大的涡流， 涡流沿着 斗的壁面绕流， 灰斗的另一个壁面上升， 会出现二次扬尘的现象， 这 些粉尘被气流重新带到滤袋， 加重滤袋的负荷， 也增 大了除尘器内部的流动阻力。第一气室内部的气流 相对比较紊乱， 部分原因是涡流在灰斗的前壁面处 向上爬升进入第一气室。
Numerical simulation of flow field in bag filter
Pan Ling Yang Yanzhen
（ College of Mechanical Engineering and Automation， Fuzhou University， Fuzhou 350108 ， China）
布袋除尘器的前烟道及喇叭口内气流均布板数值模拟
布袋除尘器的前烟道及喇叭口内气流均布板数值模拟利用工程应用最多的k-£模型，模拟布袋除尘器的前烟道导流板气流及入口喇叭口多孔板开孔率分布。
计算结果说明，4个喇叭口入口气流分布中间低、周围高，烟气量占比分别为32.1%.33.6%.16.0%.18.3%,符合期望比例33%、33%、16.5%.16.5%o各喇叭口均布置1个前后板，前板气流分布偏下或两侧,中间方向气流偏少，最上方最少，从上至下其开孔率依次为19.1%.25.5%,38.25%、51%o而对于后板，其开孔率采用均匀布置，1&2后板开孔率为52.5%、3&4后板开孔率为42%o研究结果为布袋除尘器优化设计及运行提供了性能保证。
1引言袋式除尘器除尘效率高、粉尘适应性广、运行稳定，随着电厂超净排放逐渐成为主流，大型袋式除尘器将发挥越来越重要的作用。
布袋除尘器的前烟道和喇叭口入口为其关键前置部件，烟道内的导流板和喇叭口内的多孔板设计与其各室气量分布、气流均匀性关系密切，亦是袋式除尘器运行好坏的关键之一。
建立物理模型对袋式除尘器开展试验研究耗时耗力，而数值模拟的入口边界条件可以非常灵活的改变，其模拟结果对除尘器安装、设计、运行策略的制定有很大的参考价值。
为此，国内外学者利用F1.EUNT软件和最新数值模拟理论，对电除尘器、布袋除尘器等各类除尘器的烟气流量分配、速度及压力的内部分布规律，以及烟道入口和进风支管导流板的优化开展了较多尝试。
研究成果不仅为除尘器设计提供了一种新的思路，而且切实提高了除尘器内气流的均匀分布和提高除尘效率。
本文利用F1.EUNT软件，对布袋除尘器的前烟道及喇叭口内气流均布板同时开展数值模拟，确保优化设计袋式除尘器的导流板和多孔板的尺寸和布置，节省宝贵的实验费用和时间。
2模型对象和目的2.1模拟对象本模拟对象为大唐***火电厂三期扩建工程5#IOOOMW机组除尘器的烟道及入口喇叭口内流场分布，该锅炉为超超临界参数的变压直流∏型锅炉，最***续蒸发量为2958t∕h,设计煤种满负荷状态下除尘器入口参数如下：烟气流量2650000Nm3∕h.入口烟温134.3℃、含尘量41.9g/m3、水蒸汽体积比为7.5%o本数值模型的范围从空预器出口烟道至除尘器出风喇叭口为止。
袋式除尘器滤袋内流场的数值模拟及计算
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｂ ａ ｇ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ； ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｆ ｌ ｏ ｗ ｉｅ ｆ ｌ ｄ
Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｆｉ ｌ ｔ ｅ ｒ Ｂａ ｇ
ＧＥ Ｌｉ ． ｘ ｉ ｎ ． Ｌ Ｖ Ｓ ｉ ． ｂ ｉ ｎ ． ＺＨＡＮＧ Ｆｅ ｉ
（ １ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｂ ｅ ｎ ｇ ｂ ｕ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｂ ｅ ｎ ｇ ｂ ｕ ， ２ ３ ３ ０ ３ ０ ， Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ ；
袋式除尘设备是治理大气污染 的重要设备 ， 广 泛应 用 于煤炭 、 工业 、 矿山、 火力 发 电站 等锅 炉 尾 气
的净 化 。袋式 除尘 器 的 滤袋 是 除 尘 的 主要 部 件 ， 布 袋 内部 的流场 分 布对 静 电 除尘 效 果 产 生重 要 影 响 。
和仿 真技术 ， 模拟出气体流场 、 压 强 和 速 度 场 的分 布， 帮助我 们 了解 和研究 流体 内部规 律 ， 为袋式 除尘
的状 况 ， 以布袋 为对 象 的研 究较 少 。布 袋 是 除尘 器
除尘室 中的核 心部 件单 元 ， 本 文 以单个 滤 袋 为研 究 对象 ， 首 先利 用前处 理软件 Ｇ Ａ ＭＢ Ｉ Ｔ建 立滤袋 模 型 ， 然后再利用 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ建 立 物 理 模 型 并进 行 网 格 划 分， 根据 不 同的入 口气体速 度 和布袋 内外压 强差 ， 进
下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟
下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟
李少华;宋阳;王铁营;王艳鹏
【期刊名称】《东北电力大学学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】采用计算流体力学软件Fluent,通过数值模拟的方法对下进风袋式除尘器的内部流场进行了研究,发现原设计方案存在气流分布不均匀、设备阻力过大等问题,提出了在进气通道内添加导流板的改进措施。
结果表明：在四种不同的工况下,改进后的袋室除尘器内部气流分布更均匀,进出口压力差减小,除尘器各部分均能起到良好的除尘作用,从而有效地减少了滤袋的磨损,提高了除尘效率和运行的稳定性,为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。
【总页数】6页(P12-17)
【作者】李少华;宋阳;王铁营;王艳鹏
【作者单位】东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;华电电力科学研究院，浙江杭州310000
【正文语种】中文
【中图分类】X513
【相关文献】
1.下进风袋式除尘器气流分布特性的数值模拟 [J], 时红梅;郭婷婷
2.下进风式除尘器流动特性的数值模拟研究 [J], 郗元;代岩;王诗阳;母德强
3.袋式除尘器进风结构型式对气流分布影响数值模拟分析 [J], 黄莺;杨彦
4.下进风袋式除尘器内部气固两相流动数值模拟 [J], 高晖;郭烈锦
5.下进风内滤式袋式除尘器流场的模拟与优化 [J], 张哲; 李彩亭; 李珊红
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除尘器气流分布数值模拟
模拟开始：（300MW为例）采用 fluent 软件中的标准 k −ε紊流模型，基于 SIMPLE 算法对电除尘器电场内部流场进行模拟，用多孔介质模型模拟气流分布板，简化为多孔跳跃模型,更换气流分布板的形状，在电场内部得到均匀气流，并对结果进行比较分析。
图片6除尘器的几何尺寸：电场的几何尺寸：长 10m，宽 5m，高 5.88m。
进出口管道断面为 3x2，长为 2m，进口与电场采用喇叭形的封头相接，在距进口水平距离分别为 1m，1.5m，2m 处设置三块气流分布板，在电场出口处设置一块气流分布板。
流分布板位置的确定：图片7通过调整气流分布板的开孔率，使之与实验中的各项参数相同，在电除尘器电场内形成较为均匀的气流。
网格划分：一般 1000个网格单元将占用 0.9M 的内存，因此，在保证精度的前提下可以使用网格尺度稍大一点的网格，而对于进口等部分流场比较复杂的地方的网格划分进行适当的加密以减小计算误差，提高计算精度。
网格采用有利于提高计算精度的六面体网格，在多孔跳跃模型中,只需要将多孔板简化成无厚度的带有网格的面即可,而在多孔介质模型中,则需要考虑气流分布板的厚度。
网格数量为 3-5万个。
确定边界条件进口边界条件采用速度进口边界条件(velocity-inlet),出口边界条件采用压力出口边界条件(pressure-outlet),内部导向板采用固体壁面边界条件(wall),模型其他壁面默认为固体壁面边界条件(wall)。
对于多孔板的设置,则采用porous jump 模型。
工质为常温空气，密度1.293kg/m.动力粘度μ =19.65kg.(ms)。
湍动能和耗散率:k=(iµ)2=0.617,ε=0.2工况一进口速度设为:10m/s;出口压力设为OPa (表压);残差收敛标准设置为10-5、计算迭代步数为5000;气流分布板上为0.06x0.06的方孔，开孔率分别为：入口第一块气流分布板 60%，第二块气流分布板 55%，第三块分布板和出口气流分布板为 50%。
灰斗进风袋式除尘器气流均匀性的模拟实验研究及应用
灰斗进风袋式除尘器气流均匀性的模拟实验研究及应用灰斗进风是目前常用的袋式除尘器进风方式之一。
灰斗进风式袋式除尘器易二次返混,不利于袋式除尘器中灰尘沉积和清灰,但作为吸附有害气体用的反应容器时,可以利用这些特性提高吸附剂粉尘和有害气体的混合反应程度。
这是因为袋式除尘器除尘空间粉尘浓度和滤袋表面粉尘层分布的均匀程度决定有害气体的吸附效果。
但灰斗进风易使气流和粉尘集中到除尘器的后部,使得气流在除尘器箱体中分布不均,不利用吸附剂粉尘和有害气体充分反应。
本课题以吸附氟化氢用灰斗进风袋式除尘器为研究对象,根据粉尘与气流运动的跟随关系,通过提高袋式除尘器内气流分布的均匀程度,间接地提高除尘空间氧化铝粉尘的均匀程度和滤袋表面粉尘层的均布程度,从而提高氟化氢的吸附效果。
针对袋式除尘器内气流的均匀性问题,对气流在除尘器内两个方向上的均匀分布情况进行研究,一是气流进入灰斗向后运动的方向,二是气流在袋室内沿滤袋上下分配的方向。
建立袋式除尘器物理模型,采用CFD方法进行数值模拟,湍流模型采用标准K-ε模型,滤袋模型采用多孔跳跃介质模型,并对加导流板的工况进行对比实验,分析袋式除尘器内的流场均匀性,进而提出有效的改进措施。
针对气流在灰斗进风式袋式除尘器前后均匀分布的问题,用正交试验法进行模拟实验设计,建立不同导流装置结构的袋式除尘器物理模型及边界条件。
(a)先对灰斗内现有的导流装置结构研究,以相对均方根σ1值作为气流在袋底空间分配均匀程度的评价指标。
选取导流板尾部翼板的三个参数,包括长度L、翼板间长度的变化即梯度增量△L和翼板的偏角θ,分析在同一滤风速v下它们对气流量在袋底空间分布均匀性的影响关系,得到这个因素对均匀性的影响不显著,确定翼板的存在对气流均匀性影响不大,可以将该结构取消,简化了导流装置的结构。
(b)为提高导流版均布流的效果,设计进气均布板的结构。
对在不同过滤风速v下,气流的均匀性σ1与进气均布板数量n、挡板长度L、挡板前后偏角0、挡板下部递增长度△L以及挡板上部距灰斗平面高度八H之间的关系进行研究,得到了袋底空间气流量分布均匀性与它们之间的函数关系,及每个因素对均匀性的影响大小,即L>V>0>n>△H>△L。
下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟
下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟采用计算流体力学软件Fluent，通过数值模拟的方法对下进风袋式除尘器的内部流场进行了研究，发现原设计方案存在气流分布不均匀、设备阻力过大等问题，提出了在进气通道内添加导流板的改进措施．结果表明:在四种不同的工况下，改进后的袋室除尘器内部气流分布更均匀，进出口压力差减小，除尘器各部分均能起到良好的除尘作用，从而有效地减少了滤袋的磨损，提高了除尘效率和运行的稳定性，为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。
在我国，电力行业是煤炭消耗的最大部门，也是工业粉尘的主要排放部门。
随着国家环保治理力度不断加大，对火电厂烟囱出口烟尘排放浓度要求日益提高，要求治理整改的期限也越发紧迫。
作为电力行业应用最广泛的的除尘设备之一，对袋式除尘器进行优化改造，提高袋式除尘的除尘效率，具有十分重要的现实意义。
袋式是袋式除尘器的执行部分，袋室内的气流分布直接影响到除尘器的工作性能和使用寿命，气流不均易造成袋室内的布袋的破损，影响到袋室内其他滤袋的除尘效率。
袋式除尘设备内部气固两相流动十分复杂，直接对袋式除尘器流场测试非常困难，因而一般选取CFD 技术作为数值模拟的主要分析手段。
近年来，国内外学者针对这方面进行了许多研究。
FraunhoferITWM［20］提出计算流体力学模拟过滤过程的算法。
Croom［20］提出了一些对进气口和导流板进行优化的改进措施，有一定的借鉴意义。
德国INTENSIVFILTER公司［23，24］拥有自己专门的CFD部门利用CFX软件对方案前期预估以及袋式除尘器结构进行改进，在除尘器进口段通过加导流片改善内部气流组织，得到良好效果。
徐文亮等［11］分析了挡板除尘器流场状况，主要分析了前挡板长度和除尘器入口速度两因素对除尘性能的影响，提出了最佳挡板长度，并说明了降低入口速度对除尘器性能优化是有利的。
郑辉等［13］用数值模拟软件对除尘设备进气烟箱放置气流分布板前后气固多相流的分布情况进行了数值模拟，提出了放置气流分布板后的气流分布情况明显优于未放置之前，气流分布较为均匀。
布袋除尘器气流分布板数值模拟分析
布袋除尘器气流分布板数值模拟分析【摘要】布袋除尘器内部气流分布对除尘器的运行效果及滤袋使用年限起着至关重要的作用，比较不同形式的气流分布板对布袋除尘器内部流场的影响，分析计算结果以便进一步优化布袋除尘器的气流分布板设计参数，优化布袋除尘器的设计。
【关键词】布袋除尘器气流分布板数值模拟前言：布袋除尘器是最早出现的除尘设备之一，也是治理大气污染的高效设备。
近年来，随着过滤材料的快速发展和脉冲清灰等除尘技术的不断改进，布袋除尘器被广泛应用于电力、冶金、机械、有色金属加工、水泥等行业。
布袋除尘器在高温烟气净化方面，包括燃煤锅炉烟气净化和城市垃圾焚烧烟气净化方面都取得了可喜的进展。
在工业生产中，燃煤锅炉和工业炉窑等排放出大量的工业粉尘和烟尘，而布袋除尘器是目前治理该烟尘和粉尘比较有效的技术设备。
布袋除尘器在实际运行过程中也难免出现一些问题，如滤袋容易破损、过滤风速过大、颗粒物在死角沉积等现象，因此，对布袋除尘器的气流组织作进一步的理论研究及模拟分析，进一步优化布袋除尘器的设计参数，改进布袋除尘器的除尘效果。
1 布袋除尘器模型及计算条件1.1除尘器模型基于某电厂布袋除尘器的模型，比较分析不同气流分布板尺寸对布袋除尘器流场的影响，以此作为布袋除尘器的优化依据。
布袋除尘器参数如表1。
表1 布袋除尘器几何参数单位运行参数进口断面尺寸mm9700×7500a×b断面面积F m272.75介质温度t℃80/120平均流速V m/s 2.17/2.29体积流量Q m3/h570000/6000001.2计算条件由于布袋除尘器内部结构比较复杂，为了利于建立模型和方便计算，对其作一些假设和简化：1)将烟气中的细小颗粒和气体的混合物看作是一种均匀介质，在进行计算时，把气固两相流近似简化成具有平均流体特性的单相流处理；2)建立模型时，只考虑袋室入口至除尘器的花板处，不计出口净气箱及布袋除尘器其它部件的影响；3)布袋除尘器滤袋数量庞大，按比例取有限数量的滤袋进行模拟计算；4)比较两种不同尺寸的气流分布板对布袋除尘器内部气流的影响，即非全覆盖型气流分布板和全覆盖型气流分布板。
袋式除尘器内部流场数值模拟分析
硫磷设计与粉体工程ＳＰ＆ＢＭＨＲＥＬＡＴＥＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ２０１９年第５期袋式除尘器内部流场数值模拟分析张大鹏（中石化南京工程有限公司，江苏南京㊀２１１１００）㊀㊀摘㊀要：袋式除尘器中的流场分布均匀对其高效性㊁稳定性具有非常重要的意义㊂以某台袋式除尘器为例，对其内部流场进行了数值模拟研究㊂模拟结果表明，原结构下除尘器内部流场分布不均匀，易产生二次扬尘现象，加快滤袋的磨损；对其结构优化㊁减小颗粒粒径㊁适当增大进气流速，有利于改善除尘器内部流场分布㊂关键词：袋式除尘器；流场分布；数值模拟；结构优化；设计中图分类号：Ｘ７０１．２㊀㊀文献标识码：Ｂ㊀㊀文章编号：１００９－１９０４（２０１９）０５－００２４－０４１㊀概述袋式除尘器是一种高效除尘设备，具有较高的除尘效率，结构简单，运行稳定，维修方便，能满足严格的环保要求［１］，广泛应用于化工㊁石油㊁冶炼㊁焚烧等领域㊂随着工业发展，对袋式除尘器的要求也越来越高，因此在其滤料材质㊁滤袋形状㊁清灰方式㊁箱体结构等方面不断更新发展㊂滤袋破损与设备阻力过高是袋式除尘器提前失效的主要形式，总结其原因为：吹灰压力过大㊁吹灰装置使用不当㊁进料过猛等造成滤袋破损［２］，而忽视了除尘器内部流场是否均匀分布这一关键性要素㊂因此，袋式除尘器中的流场分布均匀对其高效性㊁稳定性具有非常重要的意义㊂笔者采用数值模拟的方法对袋式除尘器内部流场分布进行分析，并通过计算流体力学对气固两相流动规律进行研究，为袋式除尘器的结构优化提供理论依据㊂２㊀建立数值模型２．１㊀几何模型与网格划分以南化输灰项目中的袋式除尘器为例，其结构形式如图１所示，其主体部分包括进气口㊁出气口㊁净气室㊁除尘室及灰斗５个部分㊂其中进气口为１０００ｍｍˑ４００ｍｍ方形，出气口为直径３００ｍｍ的圆形开孔，而灰斗为倒四棱锥㊂除尘器中共有５４条圆形滤袋，迎风面布置９条，共６排，滤袋间距为２００ｍｍˑ２００ｍｍ，每条滤袋的直径为１６０ｍｍ，长度为２０００ｍｍ㊂图１㊀袋式除尘器结构示意㊃４２㊃㊀㊀划分网格时，在保证精度和计算收敛的前提下，应尽可能减少网格的数量并采用规则形状的网格㊂根据除尘器内部流场及几何模型的特征，利用ｓｐｌｉｔ指令将一个整体划分成多个部分，分别进行网格划分㊂滤袋及周围空间采用扫略式进行网格划分；灰斗采用映射式进行网格划分；其余部分采用自由式进行网格划分㊂袋式除尘器的空间结构与有限元模型如图２所示㊂图２㊀袋式除尘器的空间结构与有限元模型２．２㊀条件假设由于袋式除尘器内部流场情况复杂，为了简化模型计算，需作以下假设［３］：１．流体作定常运动，在流动过程中，运动参数不随时间的变化而变化，即与时间无关；２．将气固两相流状态简化成具有均匀特性的单相流状态，粉尘中固体颗粒的粒径很小，对周边的气相流动影响忽略，颗粒具有较强的跟随性，因此能缩短计算时间并较为容易的实现流场分布状态；３．流体不可压缩，密度为一常数；４．整个过程为等温过程；５．圆形滤袋在模拟过程中不产生变形㊂２．３㊀边界条件本模拟采用的边界条件如下：粉尘的进气速度ｕ０㊀㊀㊀㊀７．５ｍ／ｓ粉尘进口流量ｑｍ５０ｇ／ｓ粉尘粒径ｄｐ４０μｍ处理风量ｑＶ５７ｍ３／ｍｉｎ粉尘温度Ｔ１２０ħ净气室出口压力ｐ１－３０００Ｐａ灰斗出口压力ｐ２常压跳跃边界条件多孔介质间隙率８５％压力满足Ｄａｒｃｙ定律２．４㊀建立数学模型袋式除尘器的内部流场涉及到气固两相流态，结合离散相与连续相的非耦合计算，采用拉格朗日离散相模型方程，即ｋ－ε湍流方程［４］㊂当颗粒在新建流场域中扩散时，通过计算颗粒的质量变化与动量变化来表达出流场中连续相传递给离散相的质量和动量的变化值㊂３㊀计算结果及分析经过数值模拟，获得了袋式除尘器内部流场的速度分布㊂为了便于观察，选取模拟结果中ｘ＝０平面上的速度云（见图３）进行分析㊂３．１㊀原结构模拟结果分析从图３（ａ）可以看出，粉尘通过入口进入到袋式除尘器内部后，由于空间范围变大，粉尘逐渐向周围扩散，且粉尘穿过布袋阻力较大，速度逐渐下降㊂但在此过程中，粉尘以较高的速度直接冲击靠近入口一侧的滤袋，从而加剧了此区域内滤袋的破损，减少了袋式除尘器整体的使用寿命；而远离入口处的区域，粉尘速度却远远小于进口速度，只有少部分的颗粒才能到达此布袋区㊂从图３（ａ）还可以看出，粉尘进入到袋式除尘器内部后，除了在入口处速度过大外，在灰斗内部也形成了一个高速区域㊂这样粉尘气流速度过高，容易产生二次扬尘现象，使得过滤后的粉尘颗粒再次流向布袋区域，加剧滤袋磨损，降低设备除尘效率，并且又不利于粉尘颗粒的收集㊂可见，该袋式除尘器内部流场分布很不均匀，使得部分滤袋负荷过大，整体过滤面积不能被充分利用㊂３．２㊀优化结构模拟结果分析考虑到上述流场不均匀现象的存在，减少靠近入口一侧的２排滤袋，在此处增加挡板进行结构优化，数值模拟的流场速度分布见图３（ｂ）㊂由图３（ｂ）可见，安装挡板后，粉尘先冲撞到挡板后再向四面运动，由于只有挡板底部与除尘室内㊃５２㊃２０１９年第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张大鹏．袋式除尘器内部流场数值模拟分析壁存在间隙，导致粉尘气流沿壁面向下运动，速度也逐渐降低㊂进入到布袋区的流体速度也只有３ｍ／ｓ左右，对滤袋不会造成严重的磨损㊂粉尘离开挡板后，一部分颗粒随着气流沿着滤袋向上运动，速度逐渐变小，最后吸附在滤袋的外表面，而对于粒径较大的颗粒由于惯性作用，以较低的速度沿着灰斗锥面的内壁，滑向出口㊂图３㊀袋式除尘器内部流场速度分布㊀㊀从图３中还可看出，灰斗处的流体速度趋于一致，高速区域范围减小，速度大致维持在４．５ｍ／ｓ㊂与图３（ａ）比较可见，优化后的除尘器内部流场分布更加均匀，可有效地避免二次扬尘现象，减轻粉尘气流对滤袋的磨损㊂３．３㊀变化边界条件后的模拟结果分析边界条件的不同，对袋式除尘器内部流场的分布会产生一定的影响㊂比如气固两相流中颗粒相的粒径，当颗粒的粒径偏小时，其运行轨迹与粒径大的颗粒有明显的不同㊂对于袋式除尘器，进气速度是一关键性参数，进气速度选取的是否合适会直接影响除尘器内部流场的均匀程度㊂为了更清晰的了解边界条件对流场分布的具体影响，我们在添加挡板后的结构基础上，分别改变气固两相流中颗粒相的粒径以及调整粉尘的进气速度这两个参数，建立相应的模型进行数值模拟㊂１．减少物料颗粒粒径将粉尘混合物中颗粒相粒径减少到１０μｍ时，数值模拟的流场速度分布见图３（ｃ）㊂与图３（ｂ）相比较，在除尘器内部颗粒的运行速度变化不大，颗粒绕过挡板后直接落入灰斗的数量减少，远离入口布袋区域的粒子量增多㊂当粉尘中颗粒的粒径减小后，颗粒更容易被气流带走，颗粒与颗粒间㊁颗粒与挡板间发生碰撞的几率相应地减小，宏观表现为除尘器内部的流场分布更加均匀㊂２．增加入口进气速度当入口进气速度增大到１０ｍ／ｓ时，数值模拟的流场速度分布见图３（ｄ），与原设置图３（ｂ）相互比较，发现在除尘器内部，颗粒获得了更大的水平方向速度，随着气流运行到更远的地方，充满了整个布袋区，从而使得颗粒在布袋区的速度分布变得更加均匀㊂但是，灰斗空间处气流速度过大，容易产生二次扬尘，因此为了提高布袋的除尘效率，只能适当的增加进气速度，如果进气速度过大，除尘器的除尘效果反而变得不够理想㊂３．４㊀袋口处的流体速度分析袋式除尘器的滤袋布置及滤袋编号见图４㊂由于整个除尘器滤袋口处的流体速度计算量较大，笔者选取袋口处具有代表性的截面（Ｅ１－Ｅ６）进行分析㊂经过数值模拟得到每个袋口处的流体速度分布，滤袋之间速度的差别表示滤袋处理粉尘气流量的差异，不同工况下袋口速度曲线见图５㊂从图５可以看出，未加挡板的袋式除尘器，各个袋口处的流体速度差异较大，接近入口处的最大速度达到７．３ｍ／ｓ，而远离入口滤袋区域的最小速度约１．５ｍ／ｓ，这样会造成袋式除尘器内部流场分布很不㊃６２㊃硫磷设计与粉体工程ＳＰ＆ＢＭＨＲＥＬＡＴＥＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第５期均匀㊂对接近入口处的滤袋会造成严重磨损，加大了滤袋负荷；而远离入口的滤袋区域粉尘颗粒较少到达，整体流场不能充分利用滤袋的过滤面积，从而降低了设备的除尘效率㊂图４㊀袋式除尘器滤袋布置示意图５㊀不同工况下袋口平均速度曲线袋式除尘器结构优化后，靠近入口一侧袋口处的流体速度明显降低，气流对此处的滤袋冲刷程度也会大大减弱㊂比较四种工况下的流体速度分布可见，在经过结构优化和调整边界条件后，滤袋出口处速度差异变小，除尘器内部流场分布明显变得更加均匀，袋底的流体流动性也随之增强，使得粉尘颗粒较为充分地布满整个除尘区域，进而提高了设备的除尘效率㊂４㊀结论１．在原结构操作条件下，袋式除尘器内部粉尘流场分布不均匀，粉尘气流对靠近入口处的滤袋冲击严重，造成滤袋过滤负荷过大，容易发生破损失效，进而减少使用寿命㊂远离入口侧的部分滤袋得不到充分利用，降低了整体设备的除尘效率㊂２．原结构灰斗区域粉尘速度过大，产生二次扬尘现象，使得已沉积后的粉尘颗粒再次被卷入到布袋区域进行二次过滤，引起滤袋负荷加重，阻力上升程度加快，引风机电能消耗加大并且影响滤袋的清灰效果㊂３．结构优化后，由于挡板的阻挡作用，迫使粉尘流的扩散方向发生改变，颗粒大的粉尘在惯性作用下，通过挡板与内壁的间隙流入到灰斗中，从而避免了气流对滤袋的直接冲击，降低了滤袋的磨损，袋式除尘器内部的流场分布也得到了明显的改善㊂４．当粉尘中颗粒粒径减小后，颗粒的活动范围也随之增大㊂颗粒间㊁颗粒与挡板间发生碰撞的几率相应的减小㊂当粉尘的进口速度适当加大时，粉尘流获得了较大的水平速度，设备的除尘效率得到了提高㊂研究表明粒径越小的颗粒，进气速度适当加大时，袋式除尘器内部流场的分布会更加均匀㊂但进气速度过大，除尘效果反而变得不够理想㊂改善袋式除尘器内部流场分布，不仅可以增加滤袋的使用寿命，提高设备的除尘效率，还可以相应的减小设计余量㊂影响袋式除尘器内部流场分布的因素很多，除了本文中所述外，今后的研究还可考虑滤袋的分布位置㊁入口处增设导流板㊁滤袋的渗透率以及袋底空间高度等因素㊂本文研究的结果可为袋式除尘器的优化提供理论依据，对袋式除尘器在输灰工艺中的推广应用起到促进作用㊂参考文献：［１］㊀石增斌．袋式除尘器技术及其应用［Ｊ］．煤炭技术，２００６，２５（１）：１２３ １２５．［２］㊀江得厚，郝党强，王㊀勤．燃煤电厂袋式除尘器的发展趋势及运行寿命影响因素［Ｊ］．中国电力，２００８（５）：８６ ９１．［３］㊀桑㊀亮，杨景玲，孙体昌．脉冲喷吹袋式除尘器气流分布模拟实验研究［Ｊ］．能源与环境，２００６（２）：２７ ３０．［４］㊀候文龙，胡满银．内滤式袋式除尘器中气流分布特征的研究［Ｊ］．热点发电，２００８，３７（１１）：４４ ４８．作者简介：张大鹏（１９８８－），男，宁夏石嘴山人，工程师，硕士，主要从事粉体工程工作，电话：０２５－８７１１８０４５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｄｐ．ｓｎｅｉ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ㊂（收稿日期：２０１９－０４－３０）㊃７２㊃２０１９年第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张大鹏．袋式除尘器内部流场数值模拟分析ＳＰ＆ＢＭＨＲＥＬＡＴＥＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀ＢｉｍｏｎｔｈｌｙＴｏｔａｌＮｏ．１５２，Ｎｏ．５２０１９；ＰｕｂｌｉｓｈｅｄｏｎＳｅｐ．３０，２０１９ＡＢＳＴＲＡＣＴＳ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ＩｎｉｔｉａｌＩｓｓｕｅｉｎＤｅｃ．ｏｆ１９９１）ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＩｎｔｅｒｎａｌＦｌｏｗＦｉｅｌｄｏｆＢａｇｈｏｕｓｅＦｉｌｔｅｒｓＺＨＡＮＧＤａ⁃ｐｅｎｇ（ＳＩＮＯＰＥＣＮａｎｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＩｎｃ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｕｎｉｆｏｒｍｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｇｈｏｕｓｅｆｉｌｔｅｒｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｉｔｓｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆａｂａｇｈｏｕｓｅｆｉｌｔｅｒ，ａｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｉｔｓｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｓｕｎｅ⁃ｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｐｒｏｎｅｔｏｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｕｓｔｉｎｇａｎｄｍａｙｃａｕｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｅａｒｏｆｔｈｅｂａｇ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｌｅｔａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｓｎｅｅｄｅｄｔｏｆａｃｉｌｉｔａｔｅｐｒｏｐｅｒｉｎｔｅｒｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｂａｇｈｏｕｓｅｆｉｌｔｅｒ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｄｅｓｉｇｎＳｔｕｄｙｏｆＭｅｔｈｏｄｓａｎｄＷａｙｓｔｏＩｍｐｒｏｖｅｔｈｅＱｕａｌｉｔｙｏｆＰｒｏｄｕｃｔＳｕｌｆｕｒｉｃＡｃｉｄｄｕｒｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＨＡＮＪｉ⁃ｍｉｎｇ（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＳａｎｓｈｅｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｂｅｉ４００７１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｔｈｅｐｒｉｃｅａｎｄｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｉｔｓｑｕａｌｉｔｙ．ＷｈｉｌｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｇｒａｄｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓａｒｅｍａｉｎｌｙｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＨ２ＳＯ４ａｎｄｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ，ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ，ｅｔｃ．Ｔｙｐｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔａｒｅｐｒｅｓｅｎ⁃ｔｅｄ．Ｔｈｅｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｅｍｐｌｏｙｅｄｉｎａｌａｒｇｅ⁃ｓｉｚｅｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔｆｒｏｍｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ，ｗｈｉｃｈｏｆｆｅｒｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｐｒｏｄｕｃｔｑｕａｌｉｔｙ；ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｔｅｓｔ；ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅ；ｔｅｃｈｎｏ⁃ｅｃｏｎｏｍｙＳｔｕｄｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＲｅｍｏｖａｌｏｆＡｒｓｅｎｉｃａｎｄＨｅａｖｙＭｅｔａｌｓｉｎｔｈｅ１００ｋｔ／ａＰｕｒｉｆｉｅｄＰｈｏｓｐｈｏｒｉｃＡｃｉｄＰｌａｎｔＸＵＥＨｅ⁃ｎａｎ（ＹｕｎｔｉａｎｈｕａＣｏ．，Ｌｔｄ．ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｆｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｒｅｍｏｖａｌｏｆａｒｓｅ⁃ｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｄｕｒｉｎｇｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅ１００ｋｔ／ａｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｅｘ⁃ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｒｅｍｏｖｅａｒｓｅｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｕｓｉｎｇＰ２Ｓ５ａｓｔｈｅｒｅｍｏｖａｌａｇｅｎｔ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄａｔ⁃ｓｃａｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｓｅｃｔｉｏｎｆｏｒａｒｓｅｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔ．Ｔｈｉｓｉｍｐｕｒｉｔｙｒｅｍｏｖａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｅａｔｕｒｅｓａｓｈｏｒｔｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗ，ｌｅｓｓｃａｐｉｔａｌｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｆｏｒａｒｓｅｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ．Ｉｔｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ，ｂｕｔａｌｓｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｉｓｓｕｅｓｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｂａｔｃｈ⁃ｗｉｓｅｆｅｅｄｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ；ａｒｓｅｎｉｃ＋ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ；ｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｖａｍｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＲｅｖｉｅｗｆｏｒＯｒｇａｎｉｃＭｉｘｅｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＮＩＡＮＪｉ⁃ｈｏｎｇ（ＹｕｎｆｅｎｇＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙｏｆＹｕｎｎａｎＹｕａｎｔｉａｎｈｕａＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｕａｎｗｅｉ６５５４１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｉｎｔｏｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｓｅｒｉｅｓｏｆｈｉｇｈ⁃ｎｕｔｒｉｅｎｔＮＰＫｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｓａｄｄｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅ，ｓｏａｓｔｏｍａｋｅｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｍｏｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙａｃｏｍｐａｎｙｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｐｌａｎｔ，ｔｈｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｒｅｖａｍｐｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄｔｈｅｒｏｕｔｉｎｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｓｕｃｈｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｎｏｔｏｎｌｙｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｔｈｅｇｒｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＹｕｎｆｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｂｕｔａｌｓｏｏｆｆｅｒｓａｎｅｗｒｏｕｔｅｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ⁃ｎｕｔｒｉｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｖｉｅｗＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧａｓＥｘｐｌｏｓｉｏｎＡｔｏｍｉｚｉｎｇＯｉｌＢｕｒｎｅｒｉｎＦｌｕｉｄｉｚｅｄＢｅｄＢｏｉｌｅｒｉｎＳｕｌｆｕｒｉｃＡｃｉｄＰｌａｎｔｆｒｏｍＦｉｎｅＯｒｅＣＨＥＮＧＨｕａｉ⁃ｚｈｉ，ＬＩＵＢｉｎ（ＸｕｚｈｏｕＪｉｅｙｕａｎＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｕｚｈｏｕ２２１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｔｈｅｂｕｒｎｅｒｐｌａｙｓａｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓｔａｂｌｅａｎｄｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｆｏｒｔｈｅｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒｉｎｔｈｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔｆｒｏｍｐｙｒｉｔｅｏｒｅ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｔｏｍｉｚｉｎｇｏｉｌｂｕｒｎｅｒａｎｄｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｔｏｍｉｚｉｎｇｏｉｌｂｕｒｎｅｒａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ，ａｎｄｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｔｏｍｉｚｉｎｇｏｉｌｂｕｒｎｅｒ，ｄｕｅｔｏｉｔｓｇｏｏｄａｔｏｍｉｚｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｈｉｇｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ，ｇｏｏｄｆｕｅｌａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ／ｐｒｉｃｅｒａｔｉｏ，ｏｆｆｅｒｓｗｉｄｅｒｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｂｅｔｔｅｒｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｐｙｒｉｔｅ；ｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒ；ｂｕｒｎｅｒ；ｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｔｏｍｉｚｉｎｇ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｌｔｒａＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｏｗｅｒｉｎＯｆｆｇａｓＥｍｉｓｓｉｏｎＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎＪｉｎｌｉｎｇ 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袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟.pdf
《装备制造技术》2013 年第 9 期!!!!"!"设计与计算" !袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟杨燕珍，温发林（龙岩学院物理与机电工程学院，福建龙岩 364012）摘要：许多袋式除尘器由于结构的原因，往往内部流场的气流分布不均现象比较明显，内部流场气流分布不均，会加剧滤袋的磨损,降低除尘器的除尘效率。
分别对加装与水平面成60°、45°、30°角布置的气流均布板的模型进行模拟，对比分析得出最优方案，为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。
关键词：袋式除尘器；数值模拟；气流均布板中图分类号：X701.2文献标识码：A文章编号：1672-545X（2013）09-0017-02袋式除尘器由于其除尘效率高、结构简单、运行稳定并且可以处理高浓度含烟尘气体等优点，成为应用最广泛的除尘设备之一。
袋式除尘器内部气流分布比较复杂，除尘器钢结构、进气速度和滤袋布置等都会对其产生较大影响。
本文利用计算流体动力学对袋式除尘器内部流场进行数值模拟，提出在进气通道内添加气流均布板的改进措施，但是气流均布板的放置角度的不同对袋式除尘器内部流场的改善程度也不尽相同。
本文分别对加装与水平面成 60°、45°、30°角布置的气流均布板的模型进行模拟，通过对比分析得出最优方案，为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。
1几何模型的建立和数值计算方法1.1模型的假设和简化由于袋式除尘器各个气室内部结构和流场的复杂性，在建模前，对其作以下假设及简化：（1）对除尘器箱体内的烟气进行简化，作单相流进行模拟；（2）在实际中，随着袋式除尘器的运行使用，其滤袋表面的粉尘厚度是不断变化的，在此仅做静态处理，假设粉尘厚度一定；（3）假设滤袋在过滤过程中不考虑形变，将滤袋以圆柱面来表示；（4）假设模型气体参数为常温下的空气参数；（5）假设除尘器进气口的气流速度是均匀的。
布袋除尘器喇叭口内气流均布板数值模拟
布袋除尘器喇叭口内气流均布板数值模拟根据k-£方程，建立布袋除尘器喇叭口内气流均布板的简化模型。
通过计算流体力学(CFD)方法对除尘器运作时喇叭口断面的气流分布状态开展数值计算。
结果说明：对安装双层分布板的布袋除尘器，入口平均速度为1.85m∕s,喇叭口到除尘器段压降为108.7Pa,喇叭口从上到下开孔率依次分为19.1%.25.5%、38.25%、51%o随着GB13223—20**火电厂大气污染物排放控制标准的实施，电厂超净排放逐渐成为主流，大型袋式除尘器必将得到越来越广泛的应用。
喇叭口作为关键前置设备，其设置方式与布袋除尘器入口的流速均匀程度关系密切，而气流均匀程度决定了系统的除尘效率、压降及运行可靠性等一系列性能指标，也是袋式除尘器运行好坏的关键之一。
数值模拟对除尘器安装、设计、运行策略的制定有很大的参考价值。
本文利用F1.EUNT软件，对喇叭口内气流均布板开展数值模拟，可优化设计导流板尺寸和布置。
1数值模型的建立1.1.试模拟对象本模拟对象为大唐A电厂1000W机组布袋除尘器喇叭口内气流均布板，锅炉最***续蒸发量2958t∕h,锅炉保证效率94.05%,满负荷锅炉烟气流量为2654321.Nm3∕ho数值模拟范围从空预器出口烟道至除尘器出风喇叭口为止，整体模型尺寸与实际工程图纸尺寸一样(见图1)。
流场数值模拟选择喇叭口单元1开展模拟计算。
其三维模型见图2,包含喇叭口、多孔板1、多孔板2和除尘器等。
1.2模拟目的本文主要目的在于确定除尘器喇叭口内孔板的最优化构造，对喇叭口内气流均布板开展设计验证，使入口截面烟气流速相对偏差＜15%,通过横截面积偏差＜±20%,总压损失最小，并确定多孔板最正确开孔方式及开孔率。
1.3数值模拟方案通过增加多孔板等措施来提高布袋除尘器入口流速的均匀程度是非常必要的。
输入条件，烟气入口温度、流量等都严格输入，模拟与实际工程运行相对照，基本假设如下：a）由于保温层的存在，烟气与外界的换热量较小，可考虑使用绝热模型；b）气流从烟道出口出来可假定为均匀流动的状态；C）气流出口为压力出口，压力值根据甲方提供的测试或设计结果给定；d）布袋除尘器的布袋部分可使用多孔介质模型来模拟;e）如果一个单元的左右部分对称，可只模拟对称的一半模型。
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中图分类号 ： Ｘ ７ ０ １ ． ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３） ０ ９ — ０ ０ １ ７ － ０ ２
该除尘器为侧进风结构形式 ， 其钢结构包括灰 袋式除尘器 由于其 除尘效率高 、 结构简单 、 运行 对象 ， 稳定并且可以处理高浓度含烟尘气体等优点 ，成为 斗 、 上箱体 、 中箱体 、 进出气 口、 出气 口等部分。 模型的 ０ ０ ０ ｍ ｍ的倒四棱锥台， 上 应用最广泛的除尘设备之一 。袋式除尘器 内部气流 基本参数如下：灰斗为高 ４ 分布 比较复杂 ， 除尘器钢结构 、 进气速度和滤袋布置 箱体是长方体 ， 其长为 ７ ７ １ ０ ｍ ｍ， 宽为 ５ ９ ３ ０ ｍ ｍ， 高为 １ ６ ７ ０ ｍ ｍ； 中箱体高为 ３ ０ ０ ０ ｍ ｍ， 底面尺寸为 １ ０ ０ ０ ｎ Ｍ ＇ ｎ 等都会对其产生较大影响。 Ｘ ５ ０ ０ ｍ ｎ ｌ ， 滤袋 的直 径为 ４ ４ ｍ ｍ， 长为 ３ ０ ０ ０ ｍ ｍ， 每 场进行数值模拟 ，提 出在进气通道 内添加气流均布 个气室都分布着 １ ５ 个滤袋。 本文利用 Ｇ ａ ｍ ｂ ｉ ｔ 软 件 对 计 算 区 域划 分 网格 ， 采 板 的 改进 措 施 ，但 是 气 流 均 布板 的放 置 角度 的不 同 对 袋式 除尘 器 内部 流场 的 改善 程 度 也 不尽 相 同 。本 用有限体积法对方程计算 区域进行离散。采用结构 文分别对加装与水平面成 ６ ０ ｏ、 ４ ５ ｏ、 ３ ０ ｏ 角布置的气 化和非结构化混合 的方式进行 网格划分 ： 进气 口、 出
《 装备制造技术） ） ２ ０ １ ３ 年第 ９ 期
袋式除尘器流场气流 均匀性 的数值模 拟
杨燕珍 。 温 发 林
（ 龙岩学院 物理与机电工程学院， 福建 龙岩 ３ ６ ４ ０ １ ２ ）
摘 要： 许 多袋式除尘器 由于结构 的原 因， 往往 内部流场的 气流分布 不均现 象 比较 明显 ， 内部流场 气流分布 不均 ， 会加剧
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ６ — ０ ９ 作者简介 ： 杨燕 珍（ １ ９ ８ ５ 一） ， 女， 福建三明人 ， 助教 ， 主要研究数字化设计 、 现代设计理论方法 。 １ ７
滤袋的磨损 ， 降 低 除 尘 器的 除 尘效 率 。分 剐 对加 装 与 水 平 面 成 ６ ０ 。 、 ４ ５ 。、 ３ ０ 。角布 置的 气流 均 布 板 的模 型 进 行 模 拟 ， 对 比
分析得 出最优 方案 ， 为袋式 除尘器的结构优化设 计提供 了依 据。
关键词 ： 袋式 除 尘 器 ； 数 值模 拟 ； 气 流 均 布 板
为 １ ０ ０万 。
１ 几何模型的建 立和数值计算方法
１ ． １ 模 型的 假设 和 简化
１ ． ３ 数值 计算 方 法 和边 界条件 本 文 采 用标 准 的 一 占双方 程模 型 ，压 力 一速 度
耦合采用 Ｓ Ｉ Ｍ Ｐ Ｌ Ｅ算法 ，稳态 ３ Ｄ的压力基求解器 ，
由于 袋 式 除尘 器 各个 气 室 内部 结 构 和 流场 的复 对 流 项选 取 二 阶迎风 离 散格 式 ，在 近壁 区 采用 标 准 壁 面 函数 法 。 杂性 ， 在建模前 ， 对其作 以下假设及简化：
本模型的进 Ｖ Ｉ 采用 ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ — ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ 边界条件， 出口 （ １ ） 对除尘器箱体 内的烟气进行简化 ， 作单相流 采用 ｏ ｕ ｔ ｌ ｆ ｏ ｗ边界条件 ，对称面采用对称边界条件 。 进 行模 拟 ； （ ２ ） 在实际中，随着袋式 除尘器的运行使用 ， 其 除尘 器 布 袋采 用 鲁棒 性 和 收敛 性 较 好 的多 孔 跳跃 边 模拟计算 时输入的边界条件值 ： 进 口风速为 滤 袋 表 面 的粉 尘 厚 度是 不 断 变化 的 ，在 此仅 做 静 态 界条件 ，
处理 ， 假设 粉 尘厚 度一 定 ； 以 圆柱 面来 表示 ；
１ ０ ｍ ／ ｓ ， 空气密度 Ｐ为 １ ． ２ ２ ５ ｋ ｇ ／ ｍ ３ ， 滤 袋表面 的渗透 ． ５ ｅ — ｌ ｌ ｍ ， 其 厚度 为 ２ ｍｍ。 （ ３ ） 假 设滤 袋 在 过滤 过 程 中不 考虑 形 变 ， 将滤 袋 性 ３ （ ４ ） 假设模型气体参数为常温下的空气参数；
２ 计 算结果及分析
２ ． １ 综 合流 量 不均 幅值 综合 流量 不均 幅值 是指 所 有 滤 袋 的流 量 分 配 系
（ ５ ） 假设除尘器进气 口的气流速度是均匀 的。 １ ． ２ 几 何模 型 及 网格 划分 本 文 以福 建 某环 保 公 司 的袋 式 除 尘 器 的为模 拟
本 文 利 用计 算 流体 动力 学 对袋 模型进行模拟 ，通过对 比分析得 出最优 气 口、 滤袋周围区域和滤袋都采用结构化网格 ， 灰斗 方案 ， 为袋式除尘器 的结构优化设计提供了依据。 采 用 非结 构 化 网格 。模 拟 区域 所划 分 的总 网格 数 约