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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。
基于数值模拟的脉冲袋式除尘器性能分析脉冲袋式除尘器是一种常见的工业除尘设备，它通过使用脉冲清灰技术将空气中的粉尘颗粒吸附在滤袋上，并通过脉冲气流清除滤袋上的粉尘，从而实现空气净化的目的。
基于数值模拟的方法可以对脉冲袋式除尘器的性能进行分析和优化，从而提高其除尘效率和使用寿命。
首先，数值模拟可以帮助我们了解脉冲袋式除尘器内部的气流分布情况。
通过建立合理的数值模型，可以模拟出除尘器中的气流流动情况，包括气流速度、压力分布等。
这些分析结果可以帮助我们判断除尘器的设计是否合理，是否存在气流分布不均匀的问题。
其次，数值模拟还可以帮助我们评估脉冲袋式除尘器的过滤效果。
通过模拟粉尘颗粒在除尘器中的运动轨迹，我们可以得到颗粒在滤袋上的沉积情况，进而计算出除尘器的过滤效率。
这样的分析结果可以指导我们优化除尘器的结构和操作参数，从而提高其除尘效率。
另外，数值模拟还可以用于分析脉冲袋式除尘器的脉冲清灰效果。
脉冲清灰是脉冲袋式除尘器常用的清灰方法，通过向滤袋喷射脉冲气流，将滤袋上的粉尘颗粒清除。
通过数值模拟，我们可以模拟出脉冲气流对滤袋的作用效果，包括脉冲气流的强度、作用时间等参数的影响。
这些分析结果可以帮助我们优化脉冲清灰策略，使清灰效果更加理想。
另外，数值模拟还可以用于分析脉冲袋式除尘器的压力损失情况。
在除尘器运行过程中，滤袋上沉积的粉尘会导致气流通道的阻力增加，进而导致除尘器的压力损失。
通过数值模拟，我们可以模拟出除尘器中气流的流动情况，计算出整个系统的压力分布，并通过与实际测量数据进行对比，评估除尘器运行状态。
这样的分析结果可以帮助我们判断滤袋是否需要更换，以及优化除尘器的维护策略。
综上所述，基于数值模拟的方法可以对脉冲袋式除尘器的性能进行全方位的分析和优化。
通过模拟内部气流分布、过滤效果、脉冲清灰效果和压力损失情况，我们可以得到详尽的除尘器性能参数，并能指导除尘器设计、操作和维护的优化。
这些分析结果对于提高脉冲袋式除尘器的除尘效率和使用寿命具有重要意义。
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 . 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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。
大型袋式除尘器流场的模拟分析与应用随着我国工业建设的迅猛发展,生产设备日趋大型化和大气污染排放标准的日趋严格,大型袋式除尘器也将越来越多的应用到电力、钢铁、水泥等领域,大型袋式除尘器空间流场形态直接影响除尘设备的净化效率及滤袋寿命。
目前,对除尘器内部流场测试比较困难,主要采用计算流体力学CFD软件进行模拟分析。
大型袋式除尘器结构复杂,滤袋数量多,模拟过程存在建模、网格划分、计算容量空间与时间等要解决的问题,长期以来,主要采用减少过滤面积、简化滤袋形状或局部模拟等方式简化大型袋式除尘器空问流场的计算,实践证明,模型过于简化不利于真实反映大型袋式除尘器的流场特征。
本课题以工程实际大型袋式除尘器整体建立模型,包括2156条φ160×8000mm滤袋,总过滤面积9500m~2,单台处理风量60万m~3/h,分析大型袋式除尘器内部空间流场特征,并在模型的基础上对袋式除尘器的运行阻力、过滤浓度和清灰周期进行研究。
采用冷态实验法模拟工况环境对平板滤料和圆柱形滤袋在清洁和集尘状态下的阻力特性试验,解决模型中滤袋及其表面粉尘负荷这一边界条件的设定问题,并通过调整渗透率和滤层厚度模拟滤袋表面粉尘负荷大小。
同时试验结果表明渗透率不受过滤风速的影响只与滤层厚度有关,而且平板滤料阻力特性测试结果用于圆柱形滤袋边界条件的设定满足工程需要。
流场模拟结果表明:袋底以上空间具有良好的气流组织形式,袋底空间以下则相对紊乱,容易造成高速含尘气流对袋底的冲刷;位于袋室不同位置的滤袋和同一滤袋不同高度的过滤风速差别较大,考虑粉尘负荷的不均匀分布,虽然设计过滤风速lm/min左右,滤袋过滤风速最大值与最小值相差可达10倍以上;花板以下形成局部高压区,一方面造成清灰后袋口以下10～20%处过滤风速偏大,另一方面还会造成花板前后压差测量值偏大。
对袋式除尘器运行阻力、过滤浓度和清灰周期分析得出:袋式除尘器运行阻力与时间的对数关系:ΔP:Kln(t)+B:可在系统允许的前提下,适当延长清灰周期增加除尘器运行阻力的方法代替风阀调节系统风量。
硫磷设计与粉体工程ＳＰ＆ＢＭＨＲＥＬＡＴＥＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ２０１９年第５期袋式除尘器内部流场数值模拟分析张大鹏（中石化南京工程有限公司，江苏南京㊀２１１１００）㊀㊀摘㊀要：袋式除尘器中的流场分布均匀对其高效性㊁稳定性具有非常重要的意义㊂以某台袋式除尘器为例，对其内部流场进行了数值模拟研究㊂模拟结果表明，原结构下除尘器内部流场分布不均匀，易产生二次扬尘现象，加快滤袋的磨损；对其结构优化㊁减小颗粒粒径㊁适当增大进气流速，有利于改善除尘器内部流场分布㊂关键词：袋式除尘器；流场分布；数值模拟；结构优化；设计中图分类号：Ｘ７０１．２㊀㊀文献标识码：Ｂ㊀㊀文章编号：１００９－１９０４（２０１９）０５－００２４－０４１㊀概述袋式除尘器是一种高效除尘设备，具有较高的除尘效率，结构简单，运行稳定，维修方便，能满足严格的环保要求［１］，广泛应用于化工㊁石油㊁冶炼㊁焚烧等领域㊂随着工业发展，对袋式除尘器的要求也越来越高，因此在其滤料材质㊁滤袋形状㊁清灰方式㊁箱体结构等方面不断更新发展㊂滤袋破损与设备阻力过高是袋式除尘器提前失效的主要形式，总结其原因为：吹灰压力过大㊁吹灰装置使用不当㊁进料过猛等造成滤袋破损［２］，而忽视了除尘器内部流场是否均匀分布这一关键性要素㊂因此，袋式除尘器中的流场分布均匀对其高效性㊁稳定性具有非常重要的意义㊂笔者采用数值模拟的方法对袋式除尘器内部流场分布进行分析，并通过计算流体力学对气固两相流动规律进行研究，为袋式除尘器的结构优化提供理论依据㊂２㊀建立数值模型２．１㊀几何模型与网格划分以南化输灰项目中的袋式除尘器为例，其结构形式如图１所示，其主体部分包括进气口㊁出气口㊁净气室㊁除尘室及灰斗５个部分㊂其中进气口为１０００ｍｍˑ４００ｍｍ方形，出气口为直径３００ｍｍ的圆形开孔，而灰斗为倒四棱锥㊂除尘器中共有５４条圆形滤袋，迎风面布置９条，共６排，滤袋间距为２００ｍｍˑ２００ｍｍ，每条滤袋的直径为１６０ｍｍ，长度为２０００ｍｍ㊂图１㊀袋式除尘器结构示意㊃４２㊃㊀㊀划分网格时，在保证精度和计算收敛的前提下，应尽可能减少网格的数量并采用规则形状的网格㊂根据除尘器内部流场及几何模型的特征，利用ｓｐｌｉｔ指令将一个整体划分成多个部分，分别进行网格划分㊂滤袋及周围空间采用扫略式进行网格划分；灰斗采用映射式进行网格划分；其余部分采用自由式进行网格划分㊂袋式除尘器的空间结构与有限元模型如图２所示㊂图２㊀袋式除尘器的空间结构与有限元模型２．２㊀条件假设由于袋式除尘器内部流场情况复杂，为了简化模型计算，需作以下假设［３］：１．流体作定常运动，在流动过程中，运动参数不随时间的变化而变化，即与时间无关；２．将气固两相流状态简化成具有均匀特性的单相流状态，粉尘中固体颗粒的粒径很小，对周边的气相流动影响忽略，颗粒具有较强的跟随性，因此能缩短计算时间并较为容易的实现流场分布状态；３．流体不可压缩，密度为一常数；４．整个过程为等温过程；５．圆形滤袋在模拟过程中不产生变形㊂２．３㊀边界条件本模拟采用的边界条件如下：粉尘的进气速度ｕ０㊀㊀㊀㊀７．５ｍ／ｓ粉尘进口流量ｑｍ５０ｇ／ｓ粉尘粒径ｄｐ４０μｍ处理风量ｑＶ５７ｍ３／ｍｉｎ粉尘温度Ｔ１２０ħ净气室出口压力ｐ１－３０００Ｐａ灰斗出口压力ｐ２常压跳跃边界条件多孔介质间隙率８５％压力满足Ｄａｒｃｙ定律２．４㊀建立数学模型袋式除尘器的内部流场涉及到气固两相流态，结合离散相与连续相的非耦合计算，采用拉格朗日离散相模型方程，即ｋ－ε湍流方程［４］㊂当颗粒在新建流场域中扩散时，通过计算颗粒的质量变化与动量变化来表达出流场中连续相传递给离散相的质量和动量的变化值㊂３㊀计算结果及分析经过数值模拟，获得了袋式除尘器内部流场的速度分布㊂为了便于观察，选取模拟结果中ｘ＝０平面上的速度云（见图３）进行分析㊂３．１㊀原结构模拟结果分析从图３（ａ）可以看出，粉尘通过入口进入到袋式除尘器内部后，由于空间范围变大，粉尘逐渐向周围扩散，且粉尘穿过布袋阻力较大，速度逐渐下降㊂但在此过程中，粉尘以较高的速度直接冲击靠近入口一侧的滤袋，从而加剧了此区域内滤袋的破损，减少了袋式除尘器整体的使用寿命；而远离入口处的区域，粉尘速度却远远小于进口速度，只有少部分的颗粒才能到达此布袋区㊂从图３（ａ）还可以看出，粉尘进入到袋式除尘器内部后，除了在入口处速度过大外，在灰斗内部也形成了一个高速区域㊂这样粉尘气流速度过高，容易产生二次扬尘现象，使得过滤后的粉尘颗粒再次流向布袋区域，加剧滤袋磨损，降低设备除尘效率，并且又不利于粉尘颗粒的收集㊂可见，该袋式除尘器内部流场分布很不均匀，使得部分滤袋负荷过大，整体过滤面积不能被充分利用㊂３．２㊀优化结构模拟结果分析考虑到上述流场不均匀现象的存在，减少靠近入口一侧的２排滤袋，在此处增加挡板进行结构优化，数值模拟的流场速度分布见图３（ｂ）㊂由图３（ｂ）可见，安装挡板后，粉尘先冲撞到挡板后再向四面运动，由于只有挡板底部与除尘室内㊃５２㊃２０１９年第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张大鹏．袋式除尘器内部流场数值模拟分析壁存在间隙，导致粉尘气流沿壁面向下运动，速度也逐渐降低㊂进入到布袋区的流体速度也只有３ｍ／ｓ左右，对滤袋不会造成严重的磨损㊂粉尘离开挡板后，一部分颗粒随着气流沿着滤袋向上运动，速度逐渐变小，最后吸附在滤袋的外表面，而对于粒径较大的颗粒由于惯性作用，以较低的速度沿着灰斗锥面的内壁，滑向出口㊂图３㊀袋式除尘器内部流场速度分布㊀㊀从图３中还可看出，灰斗处的流体速度趋于一致，高速区域范围减小，速度大致维持在４．５ｍ／ｓ㊂与图３（ａ）比较可见，优化后的除尘器内部流场分布更加均匀，可有效地避免二次扬尘现象，减轻粉尘气流对滤袋的磨损㊂３．３㊀变化边界条件后的模拟结果分析边界条件的不同，对袋式除尘器内部流场的分布会产生一定的影响㊂比如气固两相流中颗粒相的粒径，当颗粒的粒径偏小时，其运行轨迹与粒径大的颗粒有明显的不同㊂对于袋式除尘器，进气速度是一关键性参数，进气速度选取的是否合适会直接影响除尘器内部流场的均匀程度㊂为了更清晰的了解边界条件对流场分布的具体影响，我们在添加挡板后的结构基础上，分别改变气固两相流中颗粒相的粒径以及调整粉尘的进气速度这两个参数，建立相应的模型进行数值模拟㊂１．减少物料颗粒粒径将粉尘混合物中颗粒相粒径减少到１０μｍ时，数值模拟的流场速度分布见图３（ｃ）㊂与图３（ｂ）相比较，在除尘器内部颗粒的运行速度变化不大，颗粒绕过挡板后直接落入灰斗的数量减少，远离入口布袋区域的粒子量增多㊂当粉尘中颗粒的粒径减小后，颗粒更容易被气流带走，颗粒与颗粒间㊁颗粒与挡板间发生碰撞的几率相应地减小，宏观表现为除尘器内部的流场分布更加均匀㊂２．增加入口进气速度当入口进气速度增大到１０ｍ／ｓ时，数值模拟的流场速度分布见图３（ｄ），与原设置图３（ｂ）相互比较，发现在除尘器内部，颗粒获得了更大的水平方向速度，随着气流运行到更远的地方，充满了整个布袋区，从而使得颗粒在布袋区的速度分布变得更加均匀㊂但是，灰斗空间处气流速度过大，容易产生二次扬尘，因此为了提高布袋的除尘效率，只能适当的增加进气速度，如果进气速度过大，除尘器的除尘效果反而变得不够理想㊂３．４㊀袋口处的流体速度分析袋式除尘器的滤袋布置及滤袋编号见图４㊂由于整个除尘器滤袋口处的流体速度计算量较大，笔者选取袋口处具有代表性的截面（Ｅ１－Ｅ６）进行分析㊂经过数值模拟得到每个袋口处的流体速度分布，滤袋之间速度的差别表示滤袋处理粉尘气流量的差异，不同工况下袋口速度曲线见图５㊂从图５可以看出，未加挡板的袋式除尘器，各个袋口处的流体速度差异较大，接近入口处的最大速度达到７．３ｍ／ｓ，而远离入口滤袋区域的最小速度约１．５ｍ／ｓ，这样会造成袋式除尘器内部流场分布很不㊃６２㊃硫磷设计与粉体工程ＳＰ＆ＢＭＨＲＥＬＡＴＥＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第５期均匀㊂对接近入口处的滤袋会造成严重磨损，加大了滤袋负荷；而远离入口的滤袋区域粉尘颗粒较少到达，整体流场不能充分利用滤袋的过滤面积，从而降低了设备的除尘效率㊂图４㊀袋式除尘器滤袋布置示意图５㊀不同工况下袋口平均速度曲线袋式除尘器结构优化后，靠近入口一侧袋口处的流体速度明显降低，气流对此处的滤袋冲刷程度也会大大减弱㊂比较四种工况下的流体速度分布可见，在经过结构优化和调整边界条件后，滤袋出口处速度差异变小，除尘器内部流场分布明显变得更加均匀，袋底的流体流动性也随之增强，使得粉尘颗粒较为充分地布满整个除尘区域，进而提高了设备的除尘效率㊂４㊀结论１．在原结构操作条件下，袋式除尘器内部粉尘流场分布不均匀，粉尘气流对靠近入口处的滤袋冲击严重，造成滤袋过滤负荷过大，容易发生破损失效，进而减少使用寿命㊂远离入口侧的部分滤袋得不到充分利用，降低了整体设备的除尘效率㊂２．原结构灰斗区域粉尘速度过大，产生二次扬尘现象，使得已沉积后的粉尘颗粒再次被卷入到布袋区域进行二次过滤，引起滤袋负荷加重，阻力上升程度加快，引风机电能消耗加大并且影响滤袋的清灰效果㊂３．结构优化后，由于挡板的阻挡作用，迫使粉尘流的扩散方向发生改变，颗粒大的粉尘在惯性作用下，通过挡板与内壁的间隙流入到灰斗中，从而避免了气流对滤袋的直接冲击，降低了滤袋的磨损，袋式除尘器内部的流场分布也得到了明显的改善㊂４．当粉尘中颗粒粒径减小后，颗粒的活动范围也随之增大㊂颗粒间㊁颗粒与挡板间发生碰撞的几率相应的减小㊂当粉尘的进口速度适当加大时，粉尘流获得了较大的水平速度，设备的除尘效率得到了提高㊂研究表明粒径越小的颗粒，进气速度适当加大时，袋式除尘器内部流场的分布会更加均匀㊂但进气速度过大，除尘效果反而变得不够理想㊂改善袋式除尘器内部流场分布，不仅可以增加滤袋的使用寿命，提高设备的除尘效率，还可以相应的减小设计余量㊂影响袋式除尘器内部流场分布的因素很多，除了本文中所述外，今后的研究还可考虑滤袋的分布位置㊁入口处增设导流板㊁滤袋的渗透率以及袋底空间高度等因素㊂本文研究的结果可为袋式除尘器的优化提供理论依据，对袋式除尘器在输灰工艺中的推广应用起到促进作用㊂参考文献：［１］㊀石增斌．袋式除尘器技术及其应用［Ｊ］．煤炭技术，２００６，２５（１）：１２３ １２５．［２］㊀江得厚，郝党强，王㊀勤．燃煤电厂袋式除尘器的发展趋势及运行寿命影响因素［Ｊ］．中国电力，２００８（５）：８６ ９１．［３］㊀桑㊀亮，杨景玲，孙体昌．脉冲喷吹袋式除尘器气流分布模拟实验研究［Ｊ］．能源与环境，２００６（２）：２７ ３０．［４］㊀候文龙，胡满银．内滤式袋式除尘器中气流分布特征的研究［Ｊ］．热点发电，２００８，３７（１１）：４４ ４８．作者简介：张大鹏（１９８８－），男，宁夏石嘴山人，工程师，硕士，主要从事粉体工程工作，电话：０２５－８７１１８０４５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｄｐ．ｓｎｅｉ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ㊂（收稿日期：２０１９－０４－３０）㊃７２㊃２０１９年第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张大鹏．袋式除尘器内部流场数值模拟分析ＳＰ＆ＢＭＨＲＥＬＡＴＥＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀ＢｉｍｏｎｔｈｌｙＴｏｔａｌＮｏ．１５２，Ｎｏ．５２０１９；ＰｕｂｌｉｓｈｅｄｏｎＳｅｐ．３０，２０１９ＡＢＳＴＲＡＣＴＳ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ＩｎｉｔｉａｌＩｓｓｕｅｉｎＤｅｃ．ｏｆ１９９１）ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＩｎｔｅｒｎａｌＦｌｏｗＦｉｅｌｄｏｆＢａｇｈｏｕｓｅＦｉｌｔｅｒｓＺＨＡＮＧＤａ⁃ｐｅｎｇ（ＳＩＮＯＰＥＣＮａｎｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＩｎｃ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｕｎｉｆｏｒｍｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｇｈｏｕｓｅｆｉｌｔｅｒｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｉｔｓｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆａｂａｇｈｏｕｓｅｆｉｌｔｅｒ，ａｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｉｔｓｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｓｕｎｅ⁃ｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｐｒｏｎｅｔｏｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｕｓｔｉｎｇａｎｄｍａｙｃａｕｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｅａｒｏｆｔｈｅｂａｇ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｌｅｔａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｓｎｅｅｄｅｄｔｏｆａｃｉｌｉｔａｔｅｐｒｏｐｅｒｉｎｔｅｒｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｂａｇｈｏｕｓｅｆｉｌｔｅｒ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｄｅｓｉｇｎＳｔｕｄｙｏｆＭｅｔｈｏｄｓａｎｄＷａｙｓｔｏＩｍｐｒｏｖｅｔｈｅＱｕａｌｉｔｙｏｆＰｒｏｄｕｃｔＳｕｌｆｕｒｉｃＡｃｉｄｄｕｒｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＨＡＮＪｉ⁃ｍｉｎｇ（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＳａｎｓｈｅｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｂｅｉ４００７１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｔｈｅｐｒｉｃｅａｎｄｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｉｔｓｑｕａｌｉｔｙ．ＷｈｉｌｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｇｒａｄｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓａｒｅｍａｉｎｌｙｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＨ２ＳＯ４ａｎｄｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ，ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ，ｅｔｃ．Ｔｙｐｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔａｒｅｐｒｅｓｅｎ⁃ｔｅｄ．Ｔｈｅｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｅｍｐｌｏｙｅｄｉｎａｌａｒｇｅ⁃ｓｉｚｅｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔｆｒｏｍｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ，ｗｈｉｃｈｏｆｆｅｒｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｐｒｏｄｕｃｔｑｕａｌｉｔｙ；ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｔｅｓｔ；ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅ；ｔｅｃｈｎｏ⁃ｅｃｏｎｏｍｙＳｔｕｄｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＲｅｍｏｖａｌｏｆＡｒｓｅｎｉｃａｎｄＨｅａｖｙＭｅｔａｌｓｉｎｔｈｅ１００ｋｔ／ａＰｕｒｉｆｉｅｄＰｈｏｓｐｈｏｒｉｃＡｃｉｄＰｌａｎｔＸＵＥＨｅ⁃ｎａｎ（ＹｕｎｔｉａｎｈｕａＣｏ．，Ｌｔｄ．ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｆｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｒｅｍｏｖａｌｏｆａｒｓｅ⁃ｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｄｕｒｉｎｇｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅ１００ｋｔ／ａｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｅｘ⁃ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｒｅｍｏｖｅａｒｓｅｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｕｓｉｎｇＰ２Ｓ５ａｓｔｈｅｒｅｍｏｖａｌａｇｅｎｔ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄａｔ⁃ｓｃａｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｓｅｃｔｉｏｎｆｏｒａｒｓｅｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔ．Ｔｈｉｓｉｍｐｕｒｉｔｙｒｅｍｏｖａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｅａｔｕｒｅｓａｓｈｏｒｔｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗ，ｌｅｓｓｃａｐｉｔａｌｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｆｏｒａｒｓｅｎｉｃａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ．Ｉｔｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ，ｂｕｔａｌｓｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｉｓｓｕｅｓｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｂａｔｃｈ⁃ｗｉｓｅｆｅｅｄｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｐｕｒｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ；ａｒｓｅｎｉｃ＋ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ；ｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｖａｍｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＲｅｖｉｅｗｆｏｒＯｒｇａｎｉｃＭｉｘｅｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＮＩＡＮＪｉ⁃ｈｏｎｇ（ＹｕｎｆｅｎｇＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙｏｆＹｕｎｎａｎＹｕａｎｔｉａｎｈｕａＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｕａｎｗｅｉ６５５４１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｉｎｔｏｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｓｅｒｉｅｓｏｆｈｉｇｈ⁃ｎｕｔｒｉｅｎｔＮＰＫｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｓａｄｄｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅ，ｓｏａｓｔｏｍａｋｅｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｍｏｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙａｃｏｍｐａｎｙｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｐｌａｎｔ，ｔｈｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｒｅｖａｍｐｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄｔｈｅｒｏｕｔｉｎｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｓｕｃｈｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｎｏｔｏｎｌｙｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｔｈｅｇｒｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＹｕｎｆｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｂｕｔａｌｓｏｏｆｆｅｒｓａｎｅｗｒｏｕｔｅｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ⁃ｎｕｔｒｉｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ｏｒｇａｎｉｃｍｉｘｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｖｉｅｗＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧａｓＥｘｐｌｏｓｉｏｎＡｔｏｍｉｚｉｎｇＯｉｌＢｕｒｎｅｒｉｎＦｌｕｉｄｉｚｅｄＢｅｄＢｏｉｌｅｒｉｎＳｕｌｆｕｒｉｃＡｃｉｄＰｌａｎｔｆｒｏｍＦｉｎｅＯｒｅＣＨＥＮＧＨｕａｉ⁃ｚｈｉ，ＬＩＵＢｉｎ（ＸｕｚｈｏｕＪｉｅｙｕａｎＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｕｚｈｏｕ２２１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：㊀Ｔｈｅｂｕｒｎｅｒｐｌａｙｓａｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓｔａｂｌｅａｎｄｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｆｏｒｔｈｅｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒｉｎｔｈｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｐｌａｎｔｆｒｏｍｐｙｒｉｔｅｏｒｅ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｔｏｍｉｚｉｎｇｏｉｌｂｕｒｎｅｒａｎｄｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｔｏｍｉｚｉｎｇｏｉｌｂｕｒｎｅｒａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ，ａｎｄｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｔｏｍｉｚｉｎｇｏｉｌｂｕｒｎｅｒ，ｄｕｅｔｏｉｔｓｇｏｏｄａｔｏｍｉｚｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｈｉｇｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ，ｇｏｏｄｆｕｅｌａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ／ｐｒｉｃｅｒａｔｉｏ，ｏｆｆｅｒｓｗｉｄｅｒｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｂｅｔｔｅｒｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：㊀ｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｐｙｒｉｔｅ；ｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒ；ｂｕｒｎｅｒ；ｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｔｏｍｉｚｉｎｇ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｌｔｒａＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｏｗｅｒｉｎＯｆｆｇａｓＥｍｉｓｓｉｏｎＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎＪｉｎｌｉｎｇ 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低能耗脉冲喷吹袋式除尘器的三维数值模拟及工程应用
低能耗脉冲喷吹袋式除尘器是一种常见的空气净化设备，它通过喷吹气流清洁滤袋表面上的灰尘，从而达到除尘的目的。
为了进一步提高除尘器的除尘效率和节能效果，可以利用三维数值模拟对其进行研究和优化，并将优化后的设计工程应用中。
首先，利用计算流体力学（CFD）软件对低能耗脉冲喷吹袋式除尘器内部流体场进行模拟和分析。
通过模拟可以得到除尘器内颗粒物的流动分布、速度、压力等参数，进而评估除尘器的除尘效果。
同时，可以利用CFD模拟优化除尘器的结构参数，如喷吹管口的布置、喷吹气体的流量和压力等，以提高除尘效率和降低能耗。
其次，利用数值模拟结果进行工程应用。
根据模拟结果，可以对低能耗脉冲喷吹袋式除尘器进行优化设计。
例如，可以调整喷吹气体的进口位置和布置方式，使得气流更加均匀地分布在滤袋表面上，从而提高清灰效果。
此外，还可以通过优化滤袋的材料和结构，提高除尘器的寿命和使用效果。
最后，进行实际工程应用和验证。
根据优化设计方案，进行低能耗脉冲喷吹袋式除尘器的制造和安装。
在安装完毕后，可以通过实际运行测试和监测，验证优化设计的效果和性能。
如果验证结果符合预期，那么可以进一步推广和应用这种优化设计的低能耗脉冲喷吹袋式除尘器。
因此，通过三维数值模拟和工程应用，可以对低能耗脉冲喷吹
袋式除尘器进行研究和优化，从而提高除尘效率、降低能耗，并满足环境保护的需求。
《装备制造技术》2013 年第 9 期!!!!"!"设计与计算" !袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟杨燕珍，温发林（龙岩学院物理与机电工程学院，福建龙岩 364012）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。
关键词：袋式除尘器；数值模拟；气流均布板中图分类号：X701.2文献标识码：A文章编号：1672-545X（2013）09-0017-02袋式除尘器由于其除尘效率高、结构简单、运行稳定并且可以处理高浓度含烟尘气体等优点，成为应用最广泛的除尘设备之一。
袋式除尘器内部气流分布比较复杂，除尘器钢结构、进气速度和滤袋布置等都会对其产生较大影响。
本文利用计算流体动力学对袋式除尘器内部流场进行数值模拟，提出在进气通道内添加气流均布板的改进措施，但是气流均布板的放置角度的不同对袋式除尘器内部流场的改善程度也不尽相同。
本文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，通过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。
1几何模型的建立和数值计算方法1.1模型的假设和简化由于袋式除尘器各个气室内部结构和流场的复杂性，在建模前，对其作以下假设及简化：（1）对除尘器箱体内的烟气进行简化，作单相流进行模拟；（2）在实际中，随着袋式除尘器的运行使用，其滤袋表面的粉尘厚度是不断变化的，在此仅做静态处理，假设粉尘厚度一定；（3）假设滤袋在过滤过程中不考虑形变，将滤袋以圆柱面来表示；（4）假设模型气体参数为常温下的空气参数；（5）假设除尘器进气口的气流速度是均匀的。
袋式除尘器气流组织的数值模拟分析
张景霞1沈恒根1方爱民 2 李瑾2
（ 1东华大学环境科学与工程学院，上海；2国电环保研究院，南
京）
摘要：采纳流体动力学CFD软件对袋式除尘器中单元模块的除尘空间气流组织进行数值模拟分析，给出了不同位置的布袋不同高度上气流速度图，将模拟结果与实际工程运行情况对比，分析其可靠性，为袋式除尘器的改进和设计提供理论依据。
关键词：袋式除尘器数值模拟气流组织流场
Numerical simulation on air distribution
in bag-filter
Zhang Jing Xia1, Shen Heng Gen1, Fang Ai Min2, Li Jin2
(1 Collage environment of science and engineering, DongHua
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University; Shanghai
2 The research institute of electric power
environmental protection, Nanjing)
Abstract: With the computational fluid dynamics software CFD, the air distribution of flow field of bag-filter were simulated，the plot of filter velocity distribution in different position of the bag-filter and different height on a bag were got. The result of numerical simulation is reliability in contrast with the fact condition. All of these offer a reference to the design and improvement of bag filter.
Keywords: bag-filter, numerical simulation, air distribution, flow field
袋式除尘器，由于气流不均，造成箱体内某个位置的布袋和布袋的
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某个位置的破损，一条布袋破有破损，如不及时处理，该区域的气流流淌阻力变低，造成更大区域滤袋的破损。
为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，本文将对袋式除尘器某工程实际运行条件下的内部气流进行数值模拟。
此工程自电除尘器改造为袋式除尘器后，通过近3年使用，布袋出现破损，破损位置在进风口的前3排的整条布袋，每条布袋袋口下200～500mm之间部位，每一行的最后一条或两条布袋，本文要紧采纳CFD数值模拟方法分析布袋破损缘故。
1 CFD模拟计算方法
袋式除尘器箱体内部流场是复杂的三维流场，采纳的操纵方程有：连续性方程、动量方程,湍流模型选用标准k-e双方程模型，包括湍动能k方程和耗散率e方程[2]。
假定流体作定常流淌，流体的各项运动参数与时刻无关,整个模拟过程为等温过程，流体是不可压缩的。
1.1 袋式除尘器结构和设计参数
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实际工程中袋式除尘器有两个室，每个室有3个过滤单元，每个单元布袋的布置为16×22，中箱体6.5m，下箱体2.7m，进风口为2.2m×1.8m,进风口距过滤室 4.5m。
袋式除尘器的设计烟气量：400000m3/h；烟气温度：140～165℃，布袋袋式除尘器的过滤面积为6900m2，采纳Φ160×6500，共2112条，设计过滤风速为0.96m/m；滤料材质采纳HBT-2梯度滤料。
1.2 建立物理模型
图1 除尘器平面图
如图1建立的除尘器单元有176×2条布袋，布置为8×22×2，迎风面8条布袋，单条布袋尺寸ф160×6500mm，布袋距边壁箱体距离0.40m，袋底距灰斗2.70m，过滤风量是6667m3/h,设计的过滤风速是0.96m/min，进
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风口的尺寸是0.90×2.20m。
将模型设置成轴对称图形。
1.3 模型的边界条件和初始条件
气体采纳160℃时的空气，密度为0.815kg/m3,动力粘性系数
2.45×10-5pas[3]，除尘器进口管道断面采纳速度进口边界条件，假定进风口的速度均匀，则入口速度是9.35m/s。
出口管道断面采纳压力出口边界条件，滤袋采纳多孔跳跃边界条件，该边界条件要紧是用于模拟已知速度或者压降特征的薄膜，它本质上是单元区域的多孔介质模型的简化。
（1）进出口边界的湍流参数
在入口和出口边界流域的流淌，Fluent需要指定输运标量的值。
在湍流指定方法（Turbulence Specification Method）下拉菜单中选择Intensity and Hydraulic Diameter以设定湍流强度I（Turbulence Intensity）和水力直径φ（Hydraulic Diameter）。
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