袋式
除塵器最大的優(yōu)點是除塵效率高 ,而且不受 粉塵比電阻變化的影響。由于現(xiàn)在國內(nèi)袋式除塵器的 設(shè)計尚未形成統(tǒng)一的流場計算方法 ,因此設(shè)計往往依 靠模型試驗確定 ,而模型試驗勞動強度大 ,成本高。因 此 ,需要對袋式除塵器的內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值計算的研 究 ,為今后袋式除塵器的設(shè)計和改造提供重要參考數(shù) 據(jù)。 本文針對某臺 200 MW 機組電除塵改造 ,采用數(shù) 值計算方法對袋式除塵器本體內(nèi)部的流場進(jìn)行了研 究。
1 物理模型和數(shù)值計算方法
1. 1 本體結(jié)構(gòu) 本文研究的袋式除塵器上 箱體為長方體 ,長7. 137 m ,寬5. 7 m ,高6. 5 m。下箱 體為倒四棱錐臺形 ,高3. 569 m ,底面長3. 569 m ,寬 2. 85 m。濾室入口為長方體 ,高1. 5 m。濾袋為圓柱 形 ,直徑 130 mm ,長6. 5 m ,吊裝在上箱體頂部支撐花 板上。
1. 2 計算區(qū)域及網(wǎng)格的生成 本文采用商用軟件 FLU EN T 模擬了不同入射速 度以及不同結(jié)構(gòu)下的袋式除塵器本體內(nèi)部的單氣相流 動。袋式除塵器內(nèi)部的布袋數(shù)目很多 ,排列比較緊密 , 因此必須生成十分細(xì)密的網(wǎng)格才能實現(xiàn)有效的空間離 散 ,而目前的計算機內(nèi)存還無法承受;另由于導(dǎo)流板的 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 ,結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格難以滿足要求 ,因此 ,本文 采用了合理簡化袋式除塵器本體結(jié)構(gòu) ,應(yīng)用結(jié)構(gòu)化/ 非 結(jié)構(gòu)化混合網(wǎng)格技術(shù)以及多孔介質(zhì)模型等方法。 由于上箱體中布袋數(shù)目多 ,排列緊密 ,因此 ,本文 對上箱體采用了多孔介質(zhì)模型 ;在上箱體和下箱體中采用了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 ,濾室則采用了非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 ,網(wǎng)格 類型、 尺寸如下: (1) 濾室 :生成以四面體為基本單元的非結(jié)構(gòu)化 網(wǎng)格 ,網(wǎng)格尺寸 100 mm ; (2) 下箱體:生成以六面體為基本單元的結(jié)構(gòu)化 網(wǎng)格 ,網(wǎng)格尺寸 150 mm ; (3) 上箱體:生成以六面體為基本單元的結(jié)構(gòu)化 網(wǎng)格 ,在與花板平行方向上的網(wǎng)格尺寸為 150 mm ,與 花板垂直方向上的網(wǎng)格尺寸為 500 mm。
1. 3 單氣相流動模型和邊界條件 本文采用標(biāo)準(zhǔn)的 k ε湍流模型進(jìn)行數(shù)值計算。 空氣密度ρ= 1. 2 kg/ m3 ,煙氣入射速度為 10 m/ s ,進(jìn) 風(fēng)口為均勻來流速度邊界條件 ,氣流以豎直向下的方 向入射 ,濾袋出口為壓力邊界條件 ,在固體壁面氣體速 度為無滑移條件。
2 計算結(jié)果
2. 1 氣相流場的速度場分布 袋式除塵器內(nèi)部流場速度 ,在下箱體中下部和導(dǎo)流板上方形成了兩 個回流區(qū) ,抑制了主流的向上運動。在回流區(qū)的“壓 迫” 下 ,主流沿下箱體中部流向后端 ,在后端壁附近折 轉(zhuǎn)向上流向后端濾袋組 ,部分流體從濾袋間隙流向前 端。流經(jīng)后端濾袋的煙氣速度達(dá)到 8 m/ s ,前端濾袋 的煙氣速度在(1～5) m/ s 之間 ,速度極不均勻。并且 , 煙氣做橫掠濾袋的運動 ,導(dǎo)致濾袋在水平方向上的振 動 ,也加速了濾袋的破損。
2. 2 速度對計算結(jié)果的影響 當(dāng)入射速度降低到 5 m/ s 時得到的計算結(jié)果，速度降低以后 ,回流區(qū)域的面 積比原來減小 ,縱向掠過的速度分量有所增加 ,袋式除 塵器的內(nèi)部流場得到改善 ,但仍然存在回流區(qū)域。
2. 3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究 2. 3. 1 加大布袋與導(dǎo)流板之間的距離 將布袋與導(dǎo)流板之間的距離從原來的1 200 mm 增加到2 700 mm ,其計算結(jié)果,流體橫掠布袋的流動明顯減弱 ,從原來的4. 6 m/ s 左右下降到大約3. 5 m/ s ,縱掠布袋的流動加強。 因此 ,適當(dāng)加高濾室高度 ,可減輕布袋的磨損程度 ,延 長濾袋的使用壽命
2. 3. 2 采用雙層導(dǎo)流板結(jié)構(gòu) 假設(shè)在原有導(dǎo)流板的基礎(chǔ)上再增加一層導(dǎo)流板 , 其傾斜方向同原導(dǎo)流板相反 ,其它參數(shù)的設(shè)置與原導(dǎo) 流板相同,雙層導(dǎo)流板的計算結(jié)果的計算結(jié)果可知 ,流體在這種結(jié)構(gòu)中流動 , 原先在導(dǎo)流板上部形成的回流區(qū)域明顯變小 ,并且速 度也變得相對均勻 ,可見 ,雙層導(dǎo)流板較好地改善了流 場 ,但這種結(jié)構(gòu)會增加除塵器的阻力 ,而且在實際的流
3 結(jié) 論
(1)通過簡化除塵器結(jié)構(gòu) ,采用多孔介質(zhì)模型以及 結(jié)構(gòu)化/ 非結(jié)構(gòu)化混合網(wǎng)格技術(shù) ,對袋式除塵器袋室內(nèi)
煙氣單相流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值計算結(jié)果基本反 映了實際運行狀況。 (2)本文研究的袋式除塵器是在假設(shè)出口處壓力 均勻以及流體縱掠濾袋流動的情況下進(jìn)行的。由計算 結(jié)果可知 ,袋室內(nèi)部壓力并不均勻 ,而且在濾袋根部 , 流體并非縱向掠過濾袋。 (3)在導(dǎo)流板上部出現(xiàn)了回流現(xiàn)象 ,造成灰斗中過 濾區(qū)二次揚塵 ,增大了除塵器本體的阻力。同時后端 濾袋間隙的流體速度過高 ,前端速度較低 ,過濾速度不 均勻。 (4)目前的單個導(dǎo)流板沒有起到實質(zhì)性的作用 ,無 法改善流場的分布。 (5)除塵器改造應(yīng)致力于改善壓力場均勻性 ,引導(dǎo) 流體縱掠濾袋流動 ,使過濾速度和濾袋間隙速度均勻 分布。為此 ,可適當(dāng)減小流體的入射速度 ,將濾室加 高 ,或者改變煙氣進(jìn)入的方向。目前這一結(jié)論需進(jìn)一 步進(jìn)行兩相流動的計算和工程實踐來得到驗證。
