電改袋式除塵器氣流分布數(shù)值模擬

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1、電改袋式除塵器氣流分布數(shù)值模擬時(shí)間：2010年5月9日字體：大中小黨小慶馬娥胡紅勝劉美玲黃家玉（西安建筑科技大學(xué)）摘要本文以燒結(jié)機(jī)機(jī)尾電改袋式除塵器為例，采用數(shù)值模擬方法研究除塵器內(nèi)部氣流組織，給出優(yōu)化的氣流分布方案，為合理布置氣流分布裝置提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞電改袋式除塵器氣流分布數(shù)值模擬1引言燒結(jié)機(jī)經(jīng)擴(kuò)容改造后，生產(chǎn)效率提高，機(jī)尾除塵系統(tǒng)煙氣量增大，原電除塵器無法滿足環(huán)保排放要求。應(yīng)用電改袋技術(shù)對現(xiàn)有除塵系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容增效技術(shù)改造，將原電除塵器改造為袋式除塵器，要求改造后粉塵排放濃度低于30mg/Nm3。電改袋式除塵器的運(yùn)行阻力和濾袋使用壽命是設(shè)計(jì)中需要考慮的兩個(gè)主要問題。調(diào)節(jié)除塵器內(nèi)部氣

2、流分布，避免迎面氣流對濾袋的沖刷，使各過濾單元流量分配均勻是解決上述問題的關(guān)鍵。論文采用計(jì)算流體動力學(xué)（ComputationalFluidDynamics，簡稱CFD）方法對電改袋式除塵器內(nèi)部氣流流動狀況進(jìn)行了模擬，為除塵器氣流分布裝置設(shè)計(jì)和過濾單元的布置提供依據(jù)。2電改袋式除塵器2.1“電改袋”技術(shù)“電改袋”技術(shù)就是保持除塵器的進(jìn)出口喇叭與煙氣管道連接尺寸不變，拆除電除塵器內(nèi)部的極線結(jié)構(gòu)、振打裝置、頂蓋和高壓電源，保留殼體、灰斗，對進(jìn)出口喇叭進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤O(shè)置袋式除塵器的框架結(jié)構(gòu)和上箱體，安裝濾袋和袋籠，將電除塵器改為袋式除塵器，即電改袋式除塵器（ETB，ESPTransformto

3、Bagfilter）[1,2]。電改袋式除塵器結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要技術(shù)特點(diǎn)如下：???(1)運(yùn)行阻力低。電改袋式除塵器的進(jìn)氣方式為直通式，氣流在除塵器內(nèi)部流程短，流通順暢，除塵器箱體阻力一般在300Pa左右，與電除塵器阻力相當(dāng)[3]。(2)充分利用內(nèi)部空間。電改袋式除塵器采用長袋布置方式，濾袋長度一般選擇6~8m，與原除塵器相比，在同樣的除塵空間內(nèi)能夠處理更大的風(fēng)量，尤其適用原除塵系統(tǒng)的擴(kuò)容增效改造。???(3)不增加設(shè)備占地面積，施工周期短。電改袋式除塵器現(xiàn)場停爐施工一般20~30天。利用原有除塵器的基礎(chǔ)框架、箱體、灰斗等，不改變進(jìn)、出風(fēng)口法蘭位置，原有除塵系統(tǒng)管道不變。與新建一臺電除塵

4、器或袋式除塵器相比，可節(jié)省1/3以上的工程費(fèi)用[1]。????????????????????????????????????????????????????圖1電改袋式除塵器示意圖2.2電改袋式除塵器配套設(shè)備電改袋式除塵器清灰采用脈沖噴吹方式。清灰能力強(qiáng)，運(yùn)行阻力較低。壓縮空氣氣源由鋼廠內(nèi)原有的空壓設(shè)備提供，不需要設(shè)置單獨(dú)的壓縮空氣站。壓縮空氣采用冷凍干燥器及氣源加熱設(shè)備進(jìn)行處理，防止糊袋現(xiàn)象的發(fā)生。針對煙塵特性，選擇合適的濾料是電改袋式除塵器成功與否的關(guān)鍵問題之一。燒結(jié)機(jī)機(jī)尾煙氣平均溫度在80~150℃，粉塵有一定的磨啄性和粘附性，在燒結(jié)機(jī)啟動或熟料降溫過程中，煙氣中攜帶的油霧、水汽會

5、影響濾袋的清灰效果，需要采取一定防范措施[4]。針對燒結(jié)粉塵的特性選擇經(jīng)過PTFE浸漬的滌綸針刺氈濾料，既經(jīng)濟(jì)又可保證濾袋的使用壽命。3氣流分布3.1氣流組織的要求電改袋式除塵器的氣流分布主要目的是保證濾袋使用壽命和降低設(shè)備運(yùn)行阻力：(1)組織含塵氣流向除塵器每個(gè)過濾單元均勻分配和輸送，促使每個(gè)過濾單元濾袋的過濾負(fù)荷一致；(2)控制箱體進(jìn)口濾袋迎面氣流風(fēng)速，減小含塵氣流對濾袋的沖刷；(3)控制濾袋之間的氣流上升速度，減少粉塵二次附著；(4)使通過除塵器的氣流流動順暢、平緩，降低除塵器箱體氣流流通阻力。3.2氣流分布的數(shù)值模擬CFD是研究各種流體流動問題的數(shù)值模擬方法。CFD以離散化方法建立

6、數(shù)值模型，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析，得到在時(shí)間和空間上離散的數(shù)據(jù)組成的集合體，最終獲得定量描述流場的數(shù)值解。具體步驟包括確定物理模型、確定控制方程、建立幾何模型、劃分計(jì)算網(wǎng)格、定義邊界條件、給定解控參數(shù)、求解離散方程、計(jì)算求解和后處理等8個(gè)步驟。幾何模型包括單臺電改袋式除塵器及其進(jìn)出口管道。采用結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化混合網(wǎng)格處理幾何模型，整個(gè)模擬過程為等溫過程，流體作定常流動。計(jì)算模型選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型，采用SIMPLE算法，二階迎風(fēng)差分格式，近壁面處采用壁面函數(shù)法處理[5,6]。除塵器進(jìn)口采用速度進(jìn)口邊界條件，出口采用壓力出口邊界條件，分布板采用多孔介質(zhì)邊界條件，濾袋采用多孔跳躍邊

7、界條件。3.3氣流分布方案為保證各過濾單元流量分配均勻，在除塵器一側(cè)設(shè)置導(dǎo)流通道，引導(dǎo)一部分氣流流向下游過濾單元。除塵器內(nèi)部的氣流流動過程為：含塵氣流從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入除塵器，分流為三個(gè)部分，一部分氣流穿過氣流分布板直接進(jìn)入濾袋空間；一部分氣流在導(dǎo)流板的作用下進(jìn)入通道；一部分氣流從濾袋袋底空間流向下游過濾單元。經(jīng)計(jì)算，箱體進(jìn)口斷面流量分配要求如表1所示。表1中箱體進(jìn)口斷面氣體流量分配斷面Ⅲ（通道）氣體流量25％～30％斷面Ⅰ（