袋式
除尘器最大的优点是除尘效率高 ,而且不受 粉尘比电阻变化的影响。由于现在国内袋式除尘器的 设计尚未形成统一的流场计算方法 ,因此设计往往依 靠模型试验确定 ,而模型试验劳动强度大 ,成本高。因 此 ,需要对袋式除尘器的内部流场进行数值计算的研 究 ,为今后袋式除尘器的设计和改造提供重要参考数 据。 本文针对某台 200 MW 机组电除尘改造 ,采用数 值计算方法对袋式除尘器本体内部的流场进行了研 究。
1 物理模型和数值计算方法
1. 1 本体结构 本文研究的袋式除尘器上 箱体为长方体 ,长7. 137 m ,宽5. 7 m ,高6. 5 m。下箱 体为倒四棱锥台形 ,高3. 569 m ,底面长3. 569 m ,宽 2. 85 m。滤室入口为长方体 ,高1. 5 m。滤袋为圆柱 形 ,直径 130 mm ,长6. 5 m ,吊装在上箱体顶部支撑花 板上。
1. 2 计算区域及网格的生成 本文采用商用软件 FLU EN T 模拟了不同入射速 度以及不同结构下的袋式除尘器本体内部的单气相流 动。袋式除尘器内部的布袋数目很多 ,排列比较紧密 , 因此必须生成十分细密的网格才能实现有效的空间离 散 ,而目前的计算机内存还无法承受;另由于导流板的 结构比较复杂 ,结构化网格难以满足要求 ,因此 ,本文 采用了合理简化袋式除尘器本体结构 ,应用结构化/ 非 结构化混合网格技术以及多孔介质模型等方法。 由于上箱体中布袋数目多 ,排列紧密 ,因此 ,本文 对上箱体采用了多孔介质模型 ;在上箱体和下箱体中采用了结构化网格 ,滤室则采用了非结构化网格 ,网格 类型、 尺寸如下: (1) 滤室 :生成以四面体为基本单元的非结构化 网格 ,网格尺寸 100 mm ; (2) 下箱体:生成以六面体为基本单元的结构化 网格 ,网格尺寸 150 mm ; (3) 上箱体:生成以六面体为基本单元的结构化 网格 ,在与花板平行方向上的网格尺寸为 150 mm ,与 花板垂直方向上的网格尺寸为 500 mm。
1. 3 单气相流动模型和边界条件 本文采用标准的 k ε湍流模型进行数值计算。 空气密度ρ= 1. 2 kg/ m3 ,烟气入射速度为 10 m/ s ,进 风口为均匀来流速度边界条件 ,气流以竖直向下的方 向入射 ,滤袋出口为压力边界条件 ,在固体壁面气体速 度为无滑移条件。
2 计算结果
2. 1 气相流场的速度场分布 袋式除尘器内部流场速度 ,在下箱体中下部和导流板上方形成了两 个回流区 ,抑制了主流的向上运动。在回流区的“压 迫” 下 ,主流沿下箱体中部流向后端 ,在后端壁附近折 转向上流向后端滤袋组 ,部分流体从滤袋间隙流向前 端。流经后端滤袋的烟气速度达到 8 m/ s ,前端滤袋 的烟气速度在(1～5) m/ s 之间 ,速度极不均匀。并且 , 烟气做横掠滤袋的运动 ,导致滤袋在水平方向上的振 动 ,也加速了滤袋的破损。
2. 2 速度对计算结果的影响 当入射速度降低到 5 m/ s 时得到的计算结果，速度降低以后 ,回流区域的面 积比原来减小 ,纵向掠过的速度分量有所增加 ,袋式除 尘器的内部流场得到改善 ,但仍然存在回流区域。
2. 3 结构优化研究 2. 3. 1 加大布袋与导流板之间的距离 将布袋与导流板之间的距离从原来的1 200 mm 增加到2 700 mm ,其计算结果,流体横掠布袋的流动明显减弱 ,从原来的4. 6 m/ s 左右下降到大约3. 5 m/ s ,纵掠布袋的流动加强。 因此 ,适当加高滤室高度 ,可减轻布袋的磨损程度 ,延 长滤袋的使用寿命
2. 3. 2 采用双层导流板结构 假设在原有导流板的基础上再增加一层导流板 , 其倾斜方向同原导流板相反 ,其它参数的设置与原导 流板相同,双层导流板的计算结果的计算结果可知 ,流体在这种结构中流动 , 原先在导流板上部形成的回流区域明显变小 ,并且速 度也变得相对均匀 ,可见 ,双层导流板较好地改善了流 场 ,但这种结构会增加除尘器的阻力 ,而且在实际的流
3 结 论
(1)通过简化除尘器结构 ,采用多孔介质模型以及 结构化/ 非结构化混合网格技术 ,对袋式除尘器袋室内
烟气单相流动进行了数值模拟。数值计算结果基本反 映了实际运行状况。 (2)本文研究的袋式除尘器是在假设出口处压力 均匀以及流体纵掠滤袋流动的情况下进行的。由计算 结果可知 ,袋室内部压力并不均匀 ,而且在滤袋根部 , 流体并非纵向掠过滤袋。 (3)在导流板上部出现了回流现象 ,造成灰斗中过 滤区二次扬尘 ,增大了除尘器本体的阻力。同时后端 滤袋间隙的流体速度过高 ,前端速度较低 ,过滤速度不 均匀。 (4)目前的单个导流板没有起到实质性的作用 ,无 法改善流场的分布。 (5)除尘器改造应致力于改善压力场均匀性 ,引导 流体纵掠滤袋流动 ,使过滤速度和滤袋间隙速度均匀 分布。为此 ,可适当减小流体的入射速度 ,将滤室加 高 ,或者改变烟气进入的方向。目前这一结论需进一 步进行两相流动的计算和工程实践来得到验证。
