袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟

下进风袋式除尘器内部气固两相流动数值模拟
高晖;郭烈锦
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2001(029)005
【摘要】为了研究袋式除尘器滤袋失效机理,进一步指导除尘器的设计、运行和改进,通过简化滤袋结构和应用结构化/非结构化混合网格技术,对DMC180型下进风袋式除尘器实际运行条件下的内部气固两相流动进行了数值模拟.计算结果表明,袋室内形成了旋涡回流和不均匀压力场,袋室后端滤袋组过滤速度和滤袋间隙速度大大超过最大允许值,是后端滤袋易于磨损失效的主要原因.通过计算还得到了不同处理风量和过滤介质表观渗透率条件下,各滤袋组过滤速度和颗粒沉积量分布规律.指出了该型袋室结构设计缺陷和改进方向.
【总页数】4页(P35-38)
【作者】高晖;郭烈锦
【作者单位】西安交通大学;西安交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ05
【相关文献】
1.下进风袋式除尘器气流分布特性的数值模拟 [J], 时红梅;郭婷婷
2.下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟 [J], 李少华;宋阳;王铁营;王艳鹏
3.袋式除尘器进风结构型式对气流分布影响数值模拟分析 [J], 黄莺;杨彦
4.侧进风袋式除尘器分风屏组合优化设计 [J], 焦伟俊; 谭志洪; 熊桂龙; 刘丽冰
5.下进风内滤式袋式除尘器流场的模拟与优化 [J], 张哲; 李彩亭; 李珊红
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袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟引言:袋式除尘器是一种常用的工业设备，用于去除工业生产过程中产生的粉尘和颗粒物。

其工作原理是将气体通过滤袋，通过过滤袋的孔隙，将其中的颗粒物截留下来，从而使气体得到净化。

为了更好地了解袋式除尘器中气体流态特性，提高除尘效率和设备性能，进行数值模拟研究具有重要的意义。

一、数值模拟的背景和意义袋式除尘器作为一种重要的空气净化设备，广泛应用于石化、冶金、化工等工业领域。

通过进行袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟，可以更好地了解流体内的各种流动现象，并优化设备设计和操作参数，以提高除尘效率。

二、数值模拟方法在进行袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟时，需要选择合适的数值模拟方法。

常用的方法包括欧拉方法和拉格朗日方法。

欧拉方法适用于模拟流体场的宏观性质，如流速、压力分布等。

而拉格朗日方法可以追踪入口气体中颗粒物的运动轨迹和浓度分布，用于研究颗粒物的分离和聚集过程。

三、数值模拟的主要内容和步骤1. 几何模型建立：根据袋式除尘器的实际结构和尺寸，建立几何模型。

可以利用计算机辅助设计软件进行建模，获取几何模型的三维数据。

2. 假设和边界条件设置：根据实际工况和研究目的，假设适当的条件，如气体流动速度、颗粒物浓度分布等。

同时设置适当的边界条件来模拟实际工况。

3. 数值模拟软件选择：根据具体需求和研究目的，选择适合的数值模拟软件进行模拟计算。

常用的软件有FLUENT、COMSOL等。

4. 网格划分：将几何模型划分为网格单元，数值求解的精度和计算时间与网格划分的细致程度有关。

在划分网格时，应尽量保证几何模型的复杂性和细节得到保留。

5. 数值计算：根据模型和边界条件，利用数值模拟软件进行计算。

通过迭代求解流场和颗粒物运动方程，得到气体流态特性的数值解。

6. 结果分析与优化：根据计算结果，对流场和颗粒物运动状态进行分析，并进一步优化袋式除尘器的结构和操作参数。

四、数值模拟结果的影响因素袋式除尘器中气体流态特性的数值模拟结果受到多种因素的影响，包括颗粒物特性、气体流速、滤袋材料和结构等。

袋式除尘器入口烟道流场数值模拟与优化设计摘要：袋式除尘器是一种干式滤尘装置，其具有除尘效率高、粉尘适应性广、运行稳定可靠等优点。

随着国家对燃煤电厂污染物排放标准的不断提高，大型袋式除尘器越来越受到重视和应用。

本文论述了袋式除尘器入口烟道流场数值模拟及其优化设计。

关键词：入口烟道；流量偏差；数值模拟；优化设计除尘器入口烟道的气流组织与优化对大型除尘器的整体除尘效率具有重要的影响，它主要关注进入每台除尘器的流量分配和除尘器入口速度分布等问题。

目前虽然在各类除尘器的规范中对除尘器间的流量分配和入口速度分布等有明确的规定，但却缺乏如何实现这些目标的具体措施。

基于此，本文对袋式除尘器入口烟道流场数值模拟与优化设计进行了详细分析。

一、袋式除尘器概述袋式除尘器是通过干式过滤法过滤的，粉尘受到滤料的蹄滤及颗粒间的相互碰撞、滞留、扩散、静电等作用而沉积在滤袋表面形成初始粉尘层，初始粉尘层在过滤中起主要作用，滤袋含尘过滤使袋式除尘器的过滤效率和过滤阻力都相应的增加，若除尘器的过滤阻力过高会使滤袋处理风量有所下降，当除尘系统的阻力增大到一定数值时，要对滤袋进行清灰，不能过分清灰，以免破坏滤袋表面的初始粉尘层，降低过滤效率。

袋式除尘器分类很多，按滤袋的形状分为：梯形、平板形和圆筒形；按进出风方式分为：下进上出式、上进下出式、直通式；按过滤方式分为：外滤式及内滤。

滤料的材质有棉、麻、毛等天然纤维，玻璃、陶瓷、玄武岩、碳、金属等有无机纤维，以及聚酷纤维等有机纤维。

二、数值模拟1、模型的建立和网格划分。

本工程案例中，每台燃煤锅炉机组配备1套袋式除尘器系统，每套除尘系统由五个独立的除尘器单元并联组成。

如图1和图2所示，经过空预器的烟气由2个入口进入入口联箱再分别通过各支管进入5个除尘器单元。

经过袋式除尘器处理后的烟气汇入出口联箱再通过2个出口至引风机。

由于除尘器本体及出口烟道对各除尘器流量分配也有影响，所以选取除尘系统的整体烟道作为研究对象。

袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟
杨燕珍;温发林
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2013(000)009
【摘要】许多袋式除尘器由于结构的原因,往往内部流场的气流分布不均现象比较明显,内部流场气流分布不均,会加剧滤袋的磨损,降低除尘器的除尘效率.分别对加装与水平面成60°、45°、30°角布置的气流均布板的模型进行模拟,对比分析得出最优方案,为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据.
【总页数】2页(P17-18)
【作者】杨燕珍;温发林
【作者单位】龙岩学院物理与机电工程学院,福建龙岩364012;龙岩学院物理与机电工程学院,福建龙岩364012
【正文语种】中文
【中图分类】X701.2
【相关文献】
1.袋式除尘器气流分布均匀性测试与数值模拟 [J], 王丹丹;钱付平;吴显庆;纪国富;黄志甲
2.袋式除尘器内部流场气流均匀性的研究 [J], 杨燕珍;杨元慧;刘江源;刘良军
3.离线清灰袋式除尘器气流均匀性数值模拟分析 [J], 郭嘉兴; 沈恒根
4.金属纤维袋式除尘器内部气流场均匀性分析 [J], 安蓉蓉; 刘雪东; 刘文明; 丁昕越; 彭涛
5.袋式除尘器气流分布均匀性的数值模拟 [J], 李少华;王坤玉;格日勒;郭婷婷;白小元
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第22卷第3期2005年06月现 代 电 力M odern Electric Pow erV o l 22 N o 3Jun 2005文章编号:1007 2322(2005)03 0046 04 文献标识码:A 中图分类号:T K284 4袋式除尘设备气流分布的数值模拟郑 辉,芮晓明,常连生(华北电力大学动力工程系,北京102206)Nu merical S imu lation o f A ir Flo w D istrib u tion in Bag type D ust C ollecting Equ ip men tsZheng H ui,Rui Xiao ming,Chang Liansheng(Department of P ow er Eng ineering,NCEPU,Beijing102206,China)摘 要:烟气进入袋式除尘设备时的分布状况是影响除尘效率和滤袋寿命的关键因素之一,在袋式除尘设备的进气烟箱中放置气流分布板是改善气流分布的有效方法。

为了对除尘设备的气流分布板设计提供合理的参数,文中应用Fluent 数值模拟软件对除尘设备进气烟箱放置气流分布板前后气固多相流的分布情况进行了数值模拟,采用k- 湍流模型模拟气相流动,采用Lagrange法来计算颗粒场特性。

模拟结果表明,放置气流分布板后的气流分布情况明显优于未放置之前,气流分布较为均匀。

如果合理布置气流分布板的位置、孔径和开孔率,可以为除尘系统气流分布的设计提供最佳的方案。

利用数值模拟可以有效地缩短设计过程,避免气流分布模拟试验台因设备不同而不能重复使用造成的浪费,减少了产品开发成本。

关键词:袋式除尘设备;气流分布;数值模拟;气固多相流Abstract:The distribution of airf low w hen it enters into a bag type dust collecting equipment is one of the key factors for the eff iciency of a dust collecting equipment and the li f espan of the bag.Putting airf low distribution boards at the entrance of the equipment is an eff ective w ay to im prove the airf low distribut ion.In order to provide a set of proper pa rameters for the design of an airf low distribution board, Fluent numerical simulation software package is used to sim ulate the gas solid multiphase flow distributions bef ore and af ter putting the airf low distribution boards in the air in box.The k turbulent current model is used to simulate the gas phase flow and Lagrange method is used to calculate the solid phase f low.The results show that the airf low distribu t ion is significantly improved with the airf low distribution boards.Properly setting up the boards with proper aperture in the air in box would be helpful f or achieving the best de sign of airflow f or dust collecting ing num erical simulation can effectively reduce the design time and cut down the product development costs.Key words:bag type dust collecting equipment;air f low distri bution;numerical simulation;gas solid multiphase flow0 引 言袋式除尘设备具有除尘效率高、运行稳定可靠、结构简单、操作维护方便,并可处理高浓度含烟尘气等优点,能够满足日趋严格的环保要求,出口处气体的含尘浓度可达20~30m g/m3,最小可以捕集0 1 m左右的粉尘,因此在国内的应用将越来越广泛。

脉冲袋式除尘器喷吹气流的数值模拟袋式除尘器脉冲喷吹的清灰效果是影响设备运行阻力和滤袋使用寿命的主要因素之一. 如图1 所示,含尘气体进入中箱体,经滤袋过滤后洁净气体由上箱体出口排出. 喷吹时,压缩气体由喷嘴高速喷出,诱导喷嘴周边的数倍气体在短时间内进入滤袋,滤袋急剧膨胀、振动,从而使附着在滤料表面的粉尘层剥落[122 ] . 目前有关脉冲喷吹气流及其性能参数优化研究的报道文献不多,设计中对喷吹装置喷吹效果的判断,大多是根据经验,或者通过实物试验进行的[324 ] . 为了更好的了解喷吹气流与滤袋间的作用状况,本文采用计算流体动力学(Comp utational Fluid Dynamics ,简称CFD) 方法,使用Fluent 软件对脉冲喷吹气流的压力分布进行了数值模拟,对于滤袋清灰装置的优化设计具有重要的意义.1 计算模型喷吹气流在滤袋内的流场非常复杂,为了便于建立数值计算模型,对滤袋内外流场进行如下简化:(1) 以单条圆筒滤袋作为研究对象,并将其内外气流假定为不可压缩流体;(2) 在喷嘴出口处,由于喷嘴直径远小于滤袋直径,可以假定喷吹气流速度沿喷嘴径向均匀分布;(3) 常温计算条件,不涉及温度对流场的影响;(4) 不考虑滤袋壁面的纵向位移;(5) 喷吹气流在滤袋内的流场是三维流动问题,喷吹气流沿滤袋长度方向的轴线是对称的,可简化为二维问题.图2 (a) 为单条滤袋喷吹清灰的几何模型,X 为喷吹距离(喷嘴距袋口距离) ,L 为滤袋长度,喷嘴直径d ,D 为计算区域宽度.将引射空间、滤袋内外空间作为计算区域.网格划分时,沿袋口方向网格间距为D/ 20 ,沿滤袋长度方向网格间距为L/ 10.而对于喷嘴出口部分,因其对网格比较敏感,在网格划分时进行了适当的加密,以减小计算误差,提高结算精度. 图2 (b) 为计算区域的网格图,以及喷嘴部分的网格细化图.图2 单条滤袋计算区域Fig. 2 Calculated section of single filter bag2 数值计算方法2. 1 控制微分方程脉冲喷吹气流的流动过程采用的控制方程如下:2. 2 边界条件与初始条件固体壁面包括上箱体壁面、喷管外壁、花板、袋底,其边界条件采用壁面函数法[5 ] . 中箱体壁面采用恒压边界条件,依据压力的大小确定出滤袋的外表面过滤气速. 净气出口采用压力出口边界条件,滤袋采用多孔跳跃边界条件.滤袋介质作为渗流壁,其内部沿半径方向的流动方程由非稳态的Darcy 公式确定[6 ] .式中: v 为气体通过袋壁的径向速度,m/ s ; K 为滤袋壁渗透系数,取决于滤袋和粉尘层的几何结构和化学性质,m2 ;μ为黏性系数,Pa ·s ; p ( t) 为不同时刻的滤袋壁面压力值,Pa ; r 为径向距离,m.该流场的初始化是从恒压面开始初始化,恒压面的压力采用中箱体的压力.脉冲喷吹是一个非稳态的过程,非稳态湍流流场的计算采用SIMPL E 算法[7 ] . 工程上压缩空气的喷吹时间一般设定在80～150 ms 之间,在模拟计算时取100 ms ,求解步长取4/ 1 000 s.3 数值模拟结果3. 1 Φ160 ×6 000 滤袋的模拟滤袋的几何尺寸为直径Φ= 160 mm ,长度L = 6 000 mm. 喷吹时间T = 100 ms ,喷吹距离X = 200mm ,喷嘴d = 26 mm. 实验气包压力为0. 4 MPa ,实验采用的Goyen 淹没式脉冲阀的阻力损失在0. 06～0. 07 MPa之间[829 ] ,模拟时采用的压力为0. 33 MPa (数值模拟是从喷嘴处开始计算) . 由于该实验袋口部分采用了文丘里管,故在模拟时也增加了文丘里管.数值模拟得出滤袋各点的峰值压力曲线,如图3所示. 图中同时给出了文献[10 ] 在相同条件下的实验检测数据.由图3 可以看出,两条曲线基本吻合.在袋口0～0. 3 m 处,由于增加了文丘里管,峰值压力较小,且第二个测试点(0. 3 m处)的压力值有所减少; 而后压力开始上升,在滤袋1m 处达到最大值;随着滤袋长度的增加,压力值不断衰减; 到滤袋中下部,压力有所回升. 在距袋口0～3m 段,两条曲线完全重合,在滤袋中下游部分,模拟值高于实测值.这一偏差主要是因为实验测定与数值模拟的有效喷吹时间和滤袋的渗透系数取值不一致造成的,可以通过调整参数取值来修正.对比结果表明模拟值与实测所得峰值压力曲线基本吻合,滤袋内喷吹气流压力分布可以利用数值模拟的方法来分析.图3 滤袋侧壁峰值压力对比Fig. 3 Comparison of t he peak pressure between t he experimentalvalue and t he numerical calculations3. 2 Φ130 ×6 000 滤袋的模拟圆筒滤袋通常的尺寸为Φ130 、Φ150 、Φ160 mm 等几种,长度一般在5 000～8 000 mm 之间. 其中Φ130 ×6 000 mm的滤袋在工程应用中较多,对于长滤袋不宜加文丘里管,本文选择Φ130 ×6 000 mm 滤袋进行喷吹气流压力场的模拟.图4 脉冲喷吹不同时刻滤袋侧壁压力曲线Fig. 4 Pressure inside a filter bag at different instant s图4 是常温条件下Φ130 ×6 000 mm 的滤袋,在T = 100 ms , X = 200 mm , d = 24 mm , P = 0.2 MPa时脉冲喷吹不同时刻滤袋壁面的模拟结果.从图4 中可以看出,滤袋壁面不同部位达到最大压力值的时间是有差别的. 距袋口越远,达到最大压力值所需的时间越长. 40 ms 左右时,距滤袋口0～1m 处压力值达到最大;喷吹到60 ms 时,距袋口1～3 m 处达到压力最大值;70 ms 左右,袋口压力减小,距袋口3～6 m处滤袋壁面压力达到最大值;而在80 ms ,100ms时滤袋壁面的峰值压力值不断下降.在喷吹过程中,滤袋壁面受到的最大静压值即为峰值压力. 峰值压力是喷吹过程中一个最直观的表现形式,可以通过实验测量获得. 据图4 所示各时刻的压力分布,经计算后得图5所示的滤袋壁面峰值压力曲线. 由图5可见,峰值压力不断上升,距袋口约0. 5 m处出现最大值,随后由于喷吹气流泄漏和运动压力损失,峰值压力开始下降,喷吹气流冲击到封闭的滤袋底部,产生返流,导致滤袋底部的压力值回升.压力上升速率是滤袋壁面的峰值压力与压力从零值上升到峰值所经历的时间的比值.压力上升速率是喷吹效果的一个重要评价指标. 图6 是根据图5 所示的模拟结果得出的滤袋壁面压力上升速率曲线图. 由图6可见,压力上升速率从袋口开始上升,距袋口约0. 5 m 处出现最大值,随袋长的增加,压力上升速率逐渐减小.图5 滤袋侧壁峰值压力Fig. 5 Peak pressure during cleaning at variouslocations inside t he filter bag图6 滤袋最大压力上升速率Fig. 6 Most increscent velocity of pressure at variouslocations inside t he bag4 结论(1) 利用CFD 方法对Φ160 ×6 000 mm滤袋的脉冲喷吹清灰过程进行数值模拟,结果与文献实验测定结果的基本趋势一致,可以采用数值模拟的方法分析滤袋内喷吹气流的压力分布.(2) 由Φ130 ×6 000 mm 滤袋的数值模拟结果可以看出,在设定为100 ms的喷吹时间里,随着喷吹气流向下运动,滤袋壁面依次达到最大压力值. 70 ms以后,尽管还在继续喷吹,但壁面的峰值压力下降,表明延长压缩空气喷吹时间对峰值压力的提高不起作用.(3) 喷吹过程中,滤袋上部受到的峰值压力最大,底部其次,中部最小. 压力上升速率从袋口开始上升,距袋口约0. 5 m处出现最大值,随袋长的增加,压力上升速率逐渐减小.参考文献References[1 ] L ; FFL ER F ,SIEVERT J . Cleaning mechanisms in pulse2jet fabricfilters[J ] . Filt ration & Separation ,1987 ,24 (3/4) :1102113.[2 ] MORRIS W J . Cleaning mechanisms in pulse jet fabric filters[J ] .Filt ration & Separation ,1984 ,21 (1/ 2) :50254.[3 ] 杨复沫. 脉冲袋式除尘器清灰能力的评价方法和手段的试验研究[D] . 武汉:冶金部安全环保研究院,1992.Y AN G Fu2mo. Research of the assessment method on the cleaning ability ofpulse2jet fabric filters [D ] . Wuhan :Metallurgy Department Safety and Environmental Protection ResearchInstitute ,1992.[4 ] 陈隆枢. 脉冲喷吹装置的清灰特性及相关技术[ C]/ / 全国袋式过滤技术研讨会论文集. 2005 ,厦门. ,200322005(12) :2522259.CHEN Long2shu. The characteristic of cleaning and the interrelatedtechnology of pulse2jet equipment [C]/ / Discus2sion Forum Nemoir of Bag Filt ration of China (2005 ,Xiamen) ,2003 - 2005(13) :2522259.[5 ] 陶文铨. 数值传热学[M] . 第2 版. 西安:西安交通大学出版社,1999.TAO Wen2quan. Numerical heat t ransfer [M] . Second Edition. Xi′an : Xi′anJiaotong University Press ,1999.[ 6 ] KUNZ R F ,LA KSHMINARA Y ANA B. Explicit navier2stokes computationof cascade flows using the k2turbulencemodel [J ] . AIAA. 1992 ,30 (1) :13221.[7 ] 佟桂芳,徐德龙,张强,等. 一种新改进的SIMPL E 算法[J ] . 西安建筑科技大学学报:自然科学版,2001 ,33 (3) :2212224.TON G Gui2fang ,XU De2long ,ZHANG Qiang ,et al. A new modification tosimple algorithm[J ] . J . Xi′an Univ. ofArch. & Tech. (Natural Science Edition) ,2001 ,33 (3) : 2212224.[8 ] 李兴华. 脉冲阀性能检测装置的研究[D] . 武汉:武汉安全环保研究院,2002.L I Xing2hua. Study on detection equipment s of diaphragm valveperformance[D] . Wuhan : Wuhan Safety and Envi2ronmental Protection Research Institute ,2002.[9 ] 陈志炜. 大型低压脉冲阀的研究[D] . 武汉: 武汉科技大学,2003.CHEN Zhi2wei. Study on the large2scale and low2pressure diaphragm valve[D] . Wuhan : Wuhan University of Sci2ence and Technology ,2003.[10 ] 田玮. 脉冲喷吹袋式除尘器清灰的研究[D] . 西安: 西安建筑科技大学,2005.TIAN Wei. Study on the cleaning process of pulse2jet fabric filters[D].Xi′an : Xi′an Univ. of Arch. & Tech . ,2005.3Biography :DANG Xiao2qing ,Associate Professor ,Ph. D. ,Xi′an 710055 , P.R. China , Tel :0086229282202729 ,Email :dangxq #163.将#换成@com基金项目:国家863 计划项目资助课题(2005AA642010)作者简介:党小庆(19642) ,男,副教授,博士研究生,主要研究方向为大气污染控制技术和设备。

袋式除尘器气流组织的数值模拟分析袋式除尘器是一种常见的大气污染控制设备，主要用于工业生产中对空气中的颗粒物进行过滤和净化。

在袋式除尘器中，颗粒物和污染物被通过滤袋的过滤作用分离，从而达到净化空气的目的。

在该文档中，将对袋式除尘器气流组织的数值模拟分析进行探讨。

袋式除尘器通常由烟气进口、空气分布器、滤袋、清灰系统、出口等组成。

其中，滤袋是袋式除尘器的核心部件。

气流组织的数值模拟对袋式除尘器的设计和优化具有重要作用，可以有效地提高袋式除尘器的净化效率和运行稳定性。

袋式除尘器的气流组织包括了入口气流、空气分布、过滤和清灰等环节。

在入口气流中，主要以烟气的流动速度和方向，对袋式除尘器的性能影响很大。

经过优化的气流速度和方向，可以使得烟气在滤袋中均匀分布，从而达到更好的过滤效果。

空气分布器是袋式除尘器中的关键设备，通过调整其结构和设置的位置，可以对气流组织进行更精细的调整和优化。

如将分布器放在入口处，可以均匀分配烟气入口流量，减小局部阻力，从而提高过滤效率和清洁程度。

在分布器中，不同的结构形式和尺寸设置可以影响气流的变化和传递，从而对整体的过滤效果和能耗有重要作用。

过滤是袋式除尘器中的核心部分，是通过滤袋将空气中的颗粒物过滤掉的过程。

其中，滤袋的材质、尺寸、数量等都会影响气流组织和过滤效果。

在数值模拟过程中，通过模拟滤袋表面的沉积物，可以预测滤袋的清洁度和清灰周期，从而为设备的运行和维护提供参考。

清灰是袋式除尘器中的清除过滤袋上沉积物的过程。

清灰方式和频率也会直接影响气流组织和过滤效果。

通过数值模拟，可以对清灰周期和方式进行调整和优化，达到更好的清洁效果和减小能耗的目的。

总体而言，袋式除尘器的气流组织对其过滤效果和工作稳定性有重要影响。

通过数值模拟和实验研究，可以得到最佳的气流组织方案，从而提高设备的效率和运行稳定性，同时降低其维护成本和能耗。

袋式除尘器内气流场数值模拟的开题报告一、研究背景袋式除尘器广泛应用于空气中颗粒物的过滤和分离工作，如燃烧产生的颗粒物、建筑工地扬尘等。

袋式除尘器的工作原理是利用滤袋对空气中的颗粒物进行过滤和捕集，然后通过清灰系统清除袋子上的颗粒物。

考虑到袋式除尘器内部颗粒物分布非均匀性，传统的设计和优化方法无法满足高效清除颗粒物的需求。

因此，高精度的数值模拟方法是袋式除尘器研究和设计中不可或缺的工具。

二、研究目的和意义本文旨在对袋式除尘器的气流场进行数值模拟，探究气流对颗粒物捕集的作用，进而为袋式除尘器的设计和优化提供参考，提高袋式除尘器的清除效率和净化效果。

三、研究内容和方法研究内容包括以下几个方面：1.袋式除尘器内部气流场的数值模拟：将袋式除尘器建模，根据欧拉方程、Navier-Stokes方程和连续性方程等基本方程，结合合适数值方法进行数值模拟，获取袋式除尘器内部的气流场分布情况。

2.颗粒物的运动和捕集：将颗粒物建模，根据颗粒物的质量和运动状态，结合合适数值方法进行数值模拟，探究颗粒物在袋式除尘器内部的传输规律和捕集效果。

3.数值模拟结果的分析和评估，包括颗粒物的分布情况、袋子的清灰效果以及性能指标的分析等。

四、研究预期结果通过数值模拟，预期可以得到袋式除尘器内部气流场分布和颗粒物捕集情况的详细数据，并对颗粒物的运动和捕集机理进行深入探究和分析，为袋式除尘器的设计和优化提供参考。

同时，通过数值模拟结果的分析和评估，评估袋式除尘器的性能和效果，提高袋式除尘器的清除效率和净化效果。

五、研究进度和计划现已完成研究背景和研究目的的确定，正在开展袋式除尘器内气流场数值模拟的建模工作，计划在明年9月前完成数值模拟和结果分析的工作，并撰写相关论文。

布袋除尘器的前烟道及喇叭口内气流均布板数值模拟利用工程应用最多的k-£模型，模拟布袋除尘器的前烟道导流板气流及入口喇叭口多孔板开孔率分布。

计算结果说明，4个喇叭口入口气流分布中间低、周围高，烟气量占比分别为32.1%.33.6%.16.0%.18.3%,符合期望比例33%、33%、16.5%.16.5%o各喇叭口均布置1个前后板，前板气流分布偏下或两侧,中间方向气流偏少，最上方最少，从上至下其开孔率依次为19.1%.25.5%,38.25%、51%o而对于后板，其开孔率采用均匀布置，1&2后板开孔率为52.5%、3&4后板开孔率为42%o研究结果为布袋除尘器优化设计及运行提供了性能保证。

1引言袋式除尘器除尘效率高、粉尘适应性广、运行稳定，随着电厂超净排放逐渐成为主流，大型袋式除尘器将发挥越来越重要的作用。

布袋除尘器的前烟道和喇叭口入口为其关键前置部件，烟道内的导流板和喇叭口内的多孔板设计与其各室气量分布、气流均匀性关系密切，亦是袋式除尘器运行好坏的关键之一。

建立物理模型对袋式除尘器开展试验研究耗时耗力，而数值模拟的入口边界条件可以非常灵活的改变，其模拟结果对除尘器安装、设计、运行策略的制定有很大的参考价值。

为此，国内外学者利用F1.EUNT软件和最新数值模拟理论，对电除尘器、布袋除尘器等各类除尘器的烟气流量分配、速度及压力的内部分布规律，以及烟道入口和进风支管导流板的优化开展了较多尝试。

研究成果不仅为除尘器设计提供了一种新的思路，而且切实提高了除尘器内气流的均匀分布和提高除尘效率。

本文利用F1.EUNT软件，对布袋除尘器的前烟道及喇叭口内气流均布板同时开展数值模拟，确保优化设计袋式除尘器的导流板和多孔板的尺寸和布置，节省宝贵的实验费用和时间。

2模型对象和目的2.1模拟对象本模拟对象为大唐***火电厂三期扩建工程5#IOOOMW机组除尘器的烟道及入口喇叭口内流场分布，该锅炉为超超临界参数的变压直流∏型锅炉，最***续蒸发量为2958t∕h,设计煤种满负荷状态下除尘器入口参数如下：烟气流量2650000Nm3∕h.入口烟温134.3℃、含尘量41.9g/m3、水蒸汽体积比为7.5%o本数值模型的范围从空预器出口烟道至除尘器出风喇叭口为止。

下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟
李少华;宋阳;王铁营;王艳鹏
【期刊名称】《东北电力大学学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】采用计算流体力学软件Fluent,通过数值模拟的方法对下进风袋式除尘器的内部流场进行了研究,发现原设计方案存在气流分布不均匀、设备阻力过大等问题,提出了在进气通道内添加导流板的改进措施。

结果表明：在四种不同的工况下,改进后的袋室除尘器内部气流分布更均匀,进出口压力差减小,除尘器各部分均能起到良好的除尘作用,从而有效地减少了滤袋的磨损,提高了除尘效率和运行的稳定性,为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。

【总页数】6页(P12-17)
【作者】李少华;宋阳;王铁营;王艳鹏
【作者单位】东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;华电电力科学研究院，浙江杭州310000
【正文语种】中文
【中图分类】X513
【相关文献】
1.下进风袋式除尘器气流分布特性的数值模拟 [J], 时红梅;郭婷婷
2.下进风式除尘器流动特性的数值模拟研究 [J], 郗元;代岩;王诗阳;母德强
3.袋式除尘器进风结构型式对气流分布影响数值模拟分析 [J], 黄莺;杨彦
4.下进风袋式除尘器内部气固两相流动数值模拟 [J], 高晖;郭烈锦
5.下进风内滤式袋式除尘器流场的模拟与优化 [J], 张哲; 李彩亭; 李珊红
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模拟开始：（300MW为例）采用 fluent 软件中的标准 k −ε紊流模型，基于 SIMPLE 算法对电除尘器电场内部流场进行模拟，用多孔介质模型模拟气流分布板，简化为多孔跳跃模型,更换气流分布板的形状，在电场内部得到均匀气流，并对结果进行比较分析。

图片6除尘器的几何尺寸：电场的几何尺寸：长 10m，宽 5m，高 5.88m。

进出口管道断面为 3x2，长为 2m，进口与电场采用喇叭形的封头相接，在距进口水平距离分别为 1m，1.5m，2m 处设置三块气流分布板，在电场出口处设置一块气流分布板。

流分布板位置的确定：图片7通过调整气流分布板的开孔率，使之与实验中的各项参数相同，在电除尘器电场内形成较为均匀的气流。

网格划分：一般 1000个网格单元将占用 0.9M 的内存，因此，在保证精度的前提下可以使用网格尺度稍大一点的网格，而对于进口等部分流场比较复杂的地方的网格划分进行适当的加密以减小计算误差，提高计算精度。

网格采用有利于提高计算精度的六面体网格，在多孔跳跃模型中,只需要将多孔板简化成无厚度的带有网格的面即可,而在多孔介质模型中,则需要考虑气流分布板的厚度。

网格数量为 3-5万个。

确定边界条件进口边界条件采用速度进口边界条件(velocity-inlet),出口边界条件采用压力出口边界条件(pressure-outlet),内部导向板采用固体壁面边界条件(wall),模型其他壁面默认为固体壁面边界条件(wall)。

对于多孔板的设置,则采用porous jump 模型。

工质为常温空气，密度1.293kg/m.动力粘度μ =19.65kg.(ms)。

湍动能和耗散率:k=(iµ)2=0.617,ε=0.2工况一进口速度设为:10m/s;出口压力设为OPa (表压);残差收敛标准设置为10-5、计算迭代步数为5000;气流分布板上为0.06x0.06的方孔，开孔率分别为：入口第一块气流分布板 60%，第二块气流分布板 55%，第三块分布板和出口气流分布板为 50%。

灰斗进风袋式除尘器气流均匀性的模拟实验研究及应用灰斗进风是目前常用的袋式除尘器进风方式之一。

灰斗进风式袋式除尘器易二次返混,不利于袋式除尘器中灰尘沉积和清灰,但作为吸附有害气体用的反应容器时,可以利用这些特性提高吸附剂粉尘和有害气体的混合反应程度。

这是因为袋式除尘器除尘空间粉尘浓度和滤袋表面粉尘层分布的均匀程度决定有害气体的吸附效果。

但灰斗进风易使气流和粉尘集中到除尘器的后部,使得气流在除尘器箱体中分布不均,不利用吸附剂粉尘和有害气体充分反应。

本课题以吸附氟化氢用灰斗进风袋式除尘器为研究对象,根据粉尘与气流运动的跟随关系,通过提高袋式除尘器内气流分布的均匀程度,间接地提高除尘空间氧化铝粉尘的均匀程度和滤袋表面粉尘层的均布程度,从而提高氟化氢的吸附效果。

针对袋式除尘器内气流的均匀性问题,对气流在除尘器内两个方向上的均匀分布情况进行研究,一是气流进入灰斗向后运动的方向,二是气流在袋室内沿滤袋上下分配的方向。

建立袋式除尘器物理模型,采用CFD方法进行数值模拟,湍流模型采用标准K-ε模型,滤袋模型采用多孔跳跃介质模型,并对加导流板的工况进行对比实验,分析袋式除尘器内的流场均匀性,进而提出有效的改进措施。

针对气流在灰斗进风式袋式除尘器前后均匀分布的问题,用正交试验法进行模拟实验设计,建立不同导流装置结构的袋式除尘器物理模型及边界条件。

(a)先对灰斗内现有的导流装置结构研究,以相对均方根σ1值作为气流在袋底空间分配均匀程度的评价指标。

选取导流板尾部翼板的三个参数,包括长度L、翼板间长度的变化即梯度增量△L和翼板的偏角θ,分析在同一滤风速v下它们对气流量在袋底空间分布均匀性的影响关系,得到这个因素对均匀性的影响不显著,确定翼板的存在对气流均匀性影响不大,可以将该结构取消,简化了导流装置的结构。

(b)为提高导流版均布流的效果,设计进气均布板的结构。

对在不同过滤风速v下,气流的均匀性σ1与进气均布板数量n、挡板长度L、挡板前后偏角0、挡板下部递增长度△L以及挡板上部距灰斗平面高度八H之间的关系进行研究,得到了袋底空间气流量分布均匀性与它们之间的函数关系,及每个因素对均匀性的影响大小,即L>V>0>n>△H>△L。

下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟采用计算流体力学软件Fluent，通过数值模拟的方法对下进风袋式除尘器的内部流场进行了研究，发现原设计方案存在气流分布不均匀、设备阻力过大等问题，提出了在进气通道内添加导流板的改进措施．结果表明:在四种不同的工况下，改进后的袋室除尘器内部气流分布更均匀，进出口压力差减小，除尘器各部分均能起到良好的除尘作用，从而有效地减少了滤袋的磨损，提高了除尘效率和运行的稳定性，为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。

在我国，电力行业是煤炭消耗的最大部门，也是工业粉尘的主要排放部门。

随着国家环保治理力度不断加大，对火电厂烟囱出口烟尘排放浓度要求日益提高，要求治理整改的期限也越发紧迫。

作为电力行业应用最广泛的的除尘设备之一，对袋式除尘器进行优化改造，提高袋式除尘的除尘效率，具有十分重要的现实意义。

袋式是袋式除尘器的执行部分，袋室内的气流分布直接影响到除尘器的工作性能和使用寿命，气流不均易造成袋室内的布袋的破损，影响到袋室内其他滤袋的除尘效率。

袋式除尘设备内部气固两相流动十分复杂，直接对袋式除尘器流场测试非常困难，因而一般选取CFD 技术作为数值模拟的主要分析手段。

近年来，国内外学者针对这方面进行了许多研究。

FraunhoferITWM［20］提出计算流体力学模拟过滤过程的算法。

Croom［20］提出了一些对进气口和导流板进行优化的改进措施，有一定的借鉴意义。

德国INTENSIVFILTER公司［23，24］拥有自己专门的CFD部门利用CFX软件对方案前期预估以及袋式除尘器结构进行改进，在除尘器进口段通过加导流片改善内部气流组织，得到良好效果。

徐文亮等［11］分析了挡板除尘器流场状况，主要分析了前挡板长度和除尘器入口速度两因素对除尘性能的影响，提出了最佳挡板长度，并说明了降低入口速度对除尘器性能优化是有利的。

郑辉等［13］用数值模拟软件对除尘设备进气烟箱放置气流分布板前后气固多相流的分布情况进行了数值模拟，提出了放置气流分布板后的气流分布情况明显优于未放置之前，气流分布较为均匀。

布袋除尘器气流分布板数值模拟分析【摘要】布袋除尘器内部气流分布对除尘器的运行效果及滤袋使用年限起着至关重要的作用，比较不同形式的气流分布板对布袋除尘器内部流场的影响，分析计算结果以便进一步优化布袋除尘器的气流分布板设计参数，优化布袋除尘器的设计。

【关键词】布袋除尘器气流分布板数值模拟前言：布袋除尘器是最早出现的除尘设备之一，也是治理大气污染的高效设备。

近年来，随着过滤材料的快速发展和脉冲清灰等除尘技术的不断改进，布袋除尘器被广泛应用于电力、冶金、机械、有色金属加工、水泥等行业。

布袋除尘器在高温烟气净化方面，包括燃煤锅炉烟气净化和城市垃圾焚烧烟气净化方面都取得了可喜的进展。

在工业生产中，燃煤锅炉和工业炉窑等排放出大量的工业粉尘和烟尘，而布袋除尘器是目前治理该烟尘和粉尘比较有效的技术设备。

布袋除尘器在实际运行过程中也难免出现一些问题，如滤袋容易破损、过滤风速过大、颗粒物在死角沉积等现象，因此，对布袋除尘器的气流组织作进一步的理论研究及模拟分析，进一步优化布袋除尘器的设计参数，改进布袋除尘器的除尘效果。

1 布袋除尘器模型及计算条件1.1除尘器模型基于某电厂布袋除尘器的模型，比较分析不同气流分布板尺寸对布袋除尘器流场的影响，以此作为布袋除尘器的优化依据。

布袋除尘器参数如表1。

表1 布袋除尘器几何参数单位运行参数进口断面尺寸mm9700×7500a×b断面面积F m272.75介质温度t℃80/120平均流速V m/s 2.17/2.29体积流量Q m3/h570000/6000001.2计算条件由于布袋除尘器内部结构比较复杂，为了利于建立模型和方便计算，对其作一些假设和简化：1)将烟气中的细小颗粒和气体的混合物看作是一种均匀介质，在进行计算时，把气固两相流近似简化成具有平均流体特性的单相流处理；2)建立模型时，只考虑袋室入口至除尘器的花板处，不计出口净气箱及布袋除尘器其它部件的影响；3)布袋除尘器滤袋数量庞大，按比例取有限数量的滤袋进行模拟计算；4)比较两种不同尺寸的气流分布板对布袋除尘器内部气流的影响，即非全覆盖型气流分布板和全覆盖型气流分布板。