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泊头市 宏大除尘设备制造有限公司  
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公司新闻
锅炉脉冲除尘器流场分析的特点和意义
2018-04-03IP属地 火星39
锅炉除尘器3

随着滤料材质的发展、清灰技术的革新以及运行控制的逐步智能化,锅炉脉冲除尘器技术逐渐向大型化和多个过滤室发展。袋式除尘器的烟气处理量从原先的几千立方米每小时逐渐发展到几万、几十万甚至几百万立方米每小时。若袋式除尘器仍然保持单室过滤,清灰时首先必须关闭离心风机停止过滤,在相同时间内势必减少除尘器烟气处理量,增加运行费用,最重要的是由于袋式除尘器的过滤机理,在清灰过后的一段时间内除尘效率将大幅降低。尤其是处理烟气量大上百万立方米每小时的大型袋式除尘器,其停机清灰所带来的损失更加无法估量。因此对袋式除尘器的滤室结构进行分室,发展成多室袋式除尘器将势在必行。多室即采用隔板将安装滤袋的整个过滤室分割成若干个过滤单元,采用脉冲喷吹清灰技术,能够保证袋式除尘器实现在线清灰,即对某个过滤室先清灰其余过滤室则仍然进行过滤,以此类推,便可在无需停机的前提下完成袋式除尘器整个过滤室的清灰,大幅提高了除尘器的工作效率,降低了运行成本。
袋室结构的改变使多室袋式除尘器空间内部的流场分布不同于单室袋式除尘器。多室袋式除尘器内部流场由于各袋室隔板的阻隔和分流作用使其分布无明显规律,若各滤室间或者单个滤室流场分布不均将直接影响各滤室内部滤袋的使用寿命,可能导致部分滤袋提前磨损,从而降低除尘效率。但是目前国内外许多学者主要针对小型单室袋式除尘器或大型多室袋式除尘器中的某个过滤单元进行流场分析,提出改善流场的结构优化方案,使过滤室内部气流分布均匀,以提高滤袋的工作寿命。这也恰好说明了利用CFD对多室袋式除尘器内流场进行数值模拟,并通过分析各滤室及单个滤室的气流分布规律,改进结构使滤室内流场均匀分布,是多室袋式除尘器流场分析的重点也是难点。因此,通过分析多室袋式除尘器内部的流场分布规律,得到影响各个过滤室气流均匀分布的主要原因,并提出优化措施,最终提高各滤室内滤袋的工作寿命,降低能耗,是将来袋式除尘器内部流场数值模拟分析的主要研究方向。
袋室隔板将过滤室平均分割成5个过滤单元,与之相对应的洁净室隔板将净气上箱体分害d成5个净气箱单元。清灰时,借助于PLC控制,通过安装在净气上箱体面上的提升阀将与之联接的圆形钢板覆盖在出气口阀孔上,此圆形钢板的尺寸与出气口阀孔相同,通过以上操作使上箱体的某个洁净室单元成为密封空间。同时,与洁净室单元相对应的过滤室单元由于失去了由离心风机提供的动力,原本进入该过滤室单元的含尘气体便被分流道其它各滤室,此时便可利用脉冲喷吹气流对该过滤单元中的滤袋进行反向吹风,完成清灰。这样袋式除尘器就可实现边过滤边清灰的在线清灰形式,以提高除尘器的工作效率,节省成本。
多室袋式除尘器单个过滤室所采用的花板,花板上的圆孔便是滤袋孔,经冲压成形,按梅花形排列,其目的是能在相同尺寸的花板上冲压得到更多的滤袋孔,在满足力学性能的前提下,以便安装更多滤袋以提高单个过滤室的过滤面积,从而提高整个袋式除尘器的烟气处理量。花板作为袋式除尘器中箱体和净气上箱体的接连部件,其主要作用是用于安装和固定滤袋,但却是袋式除尘器箱体设计的中心部件。在己确定处理风量的前提下,通过单块花板的过滤面积和尺寸,确定所需花板数量,将其焊接便可以得到袋式除尘器箱体的总体尺寸。
(1)由于本文主要分析该锅炉除尘器内部过滤室间及单个滤室的气流分布情况,对于气流进入到净气上箱体后的流场分布不予考虑。因此建立模型时,保留含尘气体进口、进气通道、灰斗、过滤室(中箱体)等除尘器部件,省略支架、净气上箱体、清灰喷吹系统、含尘气体出口以及经导流板分割后的出风通道,精简后的计算模型可以减少网格数,从而提高计算速度。
(2)袋室除尘器通过滤料等多孔介质对粉尘进行收集,其过滤机理与旋风和静电除尘器存在明显差异,由于滤料过滤是一个动态过程,涉及渗透动力学和多孔介质理论等相关理论知识,使得过滤过程成为当今计算流体力学领域中的一个世界性难题,对于袋式除尘器空间流场的数值模拟,目前CFD软件还不能完全解决滤袋过滤时出现的所有问题。本文通过对多室袋式除尘器内部流场分析,研究各滤室及单个滤室的气流分配规律,而袋式除尘器的内部结构是决定流场分布的主要因素,有无滤袋对其影响不大。因此,为降低模型建立难度,同时提高计算稳定性和精度,省略其滤袋模型。
(3)对包含圆弧形的模型划分结构网格,是网格划分的一大难点。花板上的滤袋孔采用花形排列,而非并行排列,同时孔间距只有180mm,相对于该袋式除尘器的整体尺寸来说非常小,这也进一步增加了划分结构网格的难度。对滤袋孔划分网格时,为避免使所划分网格扭曲而产生负网格,从而导致模型无法计算,必须在模型时将圆形线条分割成几段,工作时间将大幅增加。网格数量也进一步增加,而且无法保证网格质量,这不仅增加了计算量同时却不能提高其计算精度,甚至可能使计算发散。若采用非结构网格对此进行自动划分,虽降低了网格划分难度,但其网格数量将比结构网格多出数倍,同样增加了计算量,并且无法保证计算精度。即便在建模时保留了花板,并且完成网格划分,通过数值模拟得到了计算结果,由于省略了滤袋模型,当气流沿箱体逐渐上升,遇到花板,由于其阻碍作用,将导致气流在袋式空间内形成漩涡,其内部流场分布与安装滤袋的情形可能大相径庭。可以在以后的模型中进一步分析。因此建模时,暂时省略其花板结构。
(4)在袋式除尘器实际运行中,含尘气体中的大颗粒粉尘通过预分离技术,使其基本不会进入袋室空间,只有细小微粒由于其良好的流动性将随着气流一起进入到袋室,因此可将气体和细小微粒的混合物看作是一种均匀介质,它们之间不产生相对滑移速度。而本文通过生物质锅炉除尘器内部流场的数值模拟,分析各个过滤室间及单个滤室的气流分布规律,得到造成流场分布不均的原因,并提出结构选优方案,从而使各滤室及单个滤室的不同位置的气流分布均匀。因此在进行数值模拟时,可以将原本的气固两相流简化成单相流处理,即进入袋式除尘器的流体为空气。
(5)袋式除尘器实际运行中,其含尘气体入口的气流速度并不均匀分布,模拟时,假设进气口处气流速度均匀分布,同时在常温下进行模拟计算。
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