1、袋式除尘器流场测试研究现状
国内外学者及工程技术人员主要以锅炉脉冲除尘器试验模型或半工业化袋式除尘器试验装置为对象研究其内部流场特性,同时还对滤袋粉尘分布等方面进行研究。
袋式除尘器试验模型进行模拟实验,运用相似性原理,在没有悬挂滤袋的情况下,分别测试除尘器导流板加装前后其内部流场的分布情况,并通过对比得到使该除尘器气流均匀的分布板形式,为工程设计提供参考。
采用热线风速仪测试与分析袋式除尘器内部空间的三维流场,其结果与除尘器实际运行时产生的现象吻合,并为优化袋式除尘器提供实验数据,达到提高除尘效率,减小运行阻力,延长滤袋寿命,降低运行维护费用的目的。
以两个不同尺寸的袋式除尘器试验模型为研究对象,对其空间内部流场进行测试并分析,结果表明:粉尘由于经过滤袋迎风面的高速气流而无法有效沉降,降低了其除尘效率。为避免因风速过低而使粉尘沉积在进风通道内,一般必须使进口风速大于10m/s,导致气流以射流形式进入滤室,造成其内部流场分布不均,加速滤袋磨损。
研究不同的喷吹清灰压力对滤袋表面粉尘沉积量沿其长度方向分布规律的影响,经过分析发现粉尘沉积相对较少处位于沿袋口以下10~20%处。由于除尘器过滤室气流分布不均,使滤袋表面阻力分布不均,导致沿滤袋长度方向省的清灰气流也分布不均;反之,若清灰不均,是的滤袋表面的阻力分布依然无法均匀,由于气流总是朝阻力的小的方向运动,这也导致了下一步过滤气流的不均匀分布,由此可知,滤袋的使用寿命应取决于清灰最不利的区域。
2、袋式除尘器流场分析研究现状
锅炉除尘器内部空间的相流为气固两相流,流动规律十分复杂,若直接测试除尘器模型内部流场,欲准确掌握流场分布规律仍然非常困难,因此通过计算流体力学(CFD)软件模拟分析袋式除尘器内部流场分布规律,目前是最常用有效的方法。在除尘器流场分析研究领域中,应用CFD技术分析旋风除尘器和电除尘器内部流场的成功经验,为在袋式除尘器中的应用奠定了基础。但袋式除尘器的过滤机理有别于旋风除尘器和电除尘器,其过滤介质是滤袋等多孔介质,过滤过程涉及渗透动力学和多孔介质理论,因此增加了数值模拟的难度。
然而,多孔过滤介质模型和多孔过滤跳跃介质模型是FLUENT软件为用户提供的适用于袋式除尘器的仿真过滤模型。多孔过滤跳跃介质由于是多孔过滤介质的一维简化模型,因此相比多孔过滤介质模型对于模拟袋式除尘器内部流场特性(如速度场和压力场)具有更好的鲁棒性、收敛性和精确性。
袋式除尘器在实际运行下的气固两相流进行数值模拟,提出在下箱体中布置钝体和过大进风管直径两项改进措施,解决了其尾部滤袋寿命过短的问题,同时验证了采用Fluent软件模拟分析袋式除尘器内部流场分布的可行性。
通过改变粉尘颗粒粒径、滤袋渗透率和气流进口速度等边界条件,对用于净化氧化铝烟气的袋式除尘器进行气固两相流的三维流场进行模拟分析,研究表明烟气颗粒越小,烟气在过滤室分布越均匀;在实际条件允许下,增大滤袋渗透率并适当增加进口风量有利于流场均匀分布。
对挡板除尘器流场分布进行分析,得到小型燃煤锅炉除尘器入口速度和前挡板长度两因素对除尘性能的影响,提出了最佳挡板长度,并说明降低入口风速有利于优化除尘器性能。
对布置40条150x2500mm滤袋的袋式除尘器模型进行数值模拟,结果表明:采用四棱台进口形式能够有效改善除尘器内部流场分布。
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