大型電除塵器和袋式除塵器氣流分布數(shù)值模擬與應(yīng)用研究.pdf

1、氣流分布是影響電除塵器除塵效率和袋式除塵器運(yùn)行阻力、濾袋使用壽命的重要因素之一。由于除塵器內(nèi)部氣流流動(dòng)的復(fù)雜性，關(guān)于氣流分布的研究長(zhǎng)期依賴于試驗(yàn)觀察。模型試驗(yàn)結(jié)果只能顯示出測(cè)試斷面氣體速度大小分布狀況，無(wú)法判斷電除塵器內(nèi)氣流流動(dòng)狀況對(duì)除塵效率的影響程度；由于不能嚴(yán)格滿足相似條件，在研究袋式除塵器氣流分布問(wèn)題時(shí)受到了很大的限制。利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)研究除塵器內(nèi)部氣流流動(dòng)規(guī)律，可以提供除塵器內(nèi)部氣流流動(dòng)的全部信息，對(duì)各種單一因素或交

2、互作用的影響進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
　　 本論文利用Fluent軟件完成了電除塵器內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算，并通過(guò)與電除塵器氣流分布模型試驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了模擬計(jì)算的可行性和結(jié)果可靠性，模擬結(jié)果可以作為電除塵器氣流分布裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)，也可用于指導(dǎo)模型試驗(yàn)，減少試驗(yàn)工作量。
　　 通過(guò)對(duì)直通式袋式除塵器氣流分布的數(shù)值模擬，提出了符合設(shè)計(jì)條件的氣流分布結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)，模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果吻合。將濾袋簡(jiǎn)化為薄膜，采用二維非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)

3、數(shù)學(xué)模型，對(duì)脈沖噴吹氣流的流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行模擬，通過(guò)文獻(xiàn)資料驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性，并利用正交表制定模擬方案，通過(guò)比較模擬結(jié)果，給出了不同條件下噴吹裝置主要參數(shù)的取值范圍。
　　 (1)完成了GP214-Ⅳ型水平進(jìn)氣電除塵器氣流分布模型試驗(yàn)，測(cè)定了氣流分布板導(dǎo)流片三種布置方式下的第一屯場(chǎng)進(jìn)口斷面的氣流速度大小和分布狀況。以模型試驗(yàn)為研究對(duì)象，利用Fluent軟件完成了電除塵器內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算。模擬幾何模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缦嗤?/p>

4、多孔氣流分布板簡(jiǎn)化為與之局部阻力相等的均勻透氣扳，利用結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化混臺(tái)網(wǎng)格方法劃分網(wǎng)格，將電除塵器內(nèi)氣體的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為穩(wěn)定流動(dòng)問(wèn)題，選用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε兩方程計(jì)算模型，氣流分布板采用等效慣性阻力系數(shù)多孔介質(zhì)模型，模擬結(jié)果可以顯示不同布置方式下的電除塵器模型內(nèi)部全流場(chǎng)和不同電場(chǎng)斷面的氣流分布狀況。按相應(yīng)的導(dǎo)流片布置方案，兩種研究方法所得的第一電場(chǎng)進(jìn)口斷面氣流速度大小和分布趨勢(shì)基本吻合，相對(duì)均方根偏差分別為5.6％、3.6％和3.2％.（考核

5、指標(biāo)≤±10％）。
　　 (2)通過(guò)660MW機(jī)組電除塵系統(tǒng)氣流分布數(shù)值模擬，確定了調(diào)節(jié)除塵器兩個(gè)進(jìn)口-喇叭流量分配的管道隔流板寬度和布置角度，提出了管道導(dǎo)流板和進(jìn)口喇叭氣流分布扳導(dǎo)流片布置幾何參數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)冷態(tài)氣流分布試驗(yàn)結(jié)果表明,電除塵器兩個(gè)進(jìn)口喇叭的氣體流量偏差為士2.3％（設(shè)計(jì)考核指標(biāo)≤±3％），第一電場(chǎng)進(jìn)口斷面氣流速度分布相對(duì)均方根(o)=0.1 78(設(shè)計(jì)考核指標(biāo)≤±0.2)。兩項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了電除塵器標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)考核的要求

6、。
　　 (3)利用240t/h鍋爐下進(jìn)氣電除塵系統(tǒng)氣流分布數(shù)值模擬結(jié)果指導(dǎo)氣流分布模型試驗(yàn)。模擬結(jié)果顯示，通過(guò)增加進(jìn)口喇叭第2層氣流分布板上的導(dǎo)流片數(shù)量，調(diào)整導(dǎo)流片之間的間距，第一電場(chǎng)進(jìn)口斷面氣流速度分布狀況明顯改善，并給出了相對(duì)均方根(I)＝0.133（設(shè)計(jì)考核指(o)≤0.15）時(shí)的氣流分布板導(dǎo)流片布置方案。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果安裝試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?dǎo)流片，試驗(yàn)結(jié)果第一電場(chǎng)進(jìn)口斷面氣流速度分布的(o)=0.124，與數(shù)值模擬結(jié)果基本吻

7、合。
　　 (4)．以直通式袋式除塵器作為算倒，利用Fluent軟件對(duì)袋式除塵器的氣流分布進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到中箱體進(jìn)口斷面濾袋迎風(fēng)面氣流速度分布、中箱體進(jìn)口斷面的流量分配、各過(guò)濾單元?dú)怏w流量分配和除塵器阻力損失，模擬計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果基本吻‘臺(tái)，可以為袋式除塵器氣流分布結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)；數(shù)值模擬結(jié)果可以直觀顯示除．塵器內(nèi)部任一斷面的氣流速度分布，能夠解決模型試驗(yàn)難以解決的問(wèn)題，如灰斗擋風(fēng)板布置和結(jié)構(gòu)形式對(duì)濾袋底區(qū)域氣流

8、分布和各單元濾袋流量分配的影響，下游過(guò)濾單元濾袋的氣流沖刷等問(wèn)題。．
　　 (5)依照(o)160x6000mm濾袋噴吹試驗(yàn)文獻(xiàn)中的試驗(yàn)條件進(jìn)行數(shù)值模擬，可以顯示不同時(shí)刻濾袋壁面壓力大小及其在濾袋長(zhǎng)度方向上的分布，模擬得到的濾袋壁面峰值壓力分布曲線與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。以(o)130mm的濾袋作為研究對(duì)象，選用L16(45)正交表制定模擬方案，討論了噴吹壓力、噴吹時(shí)間、噴嘴直徑、噴吹距離和濾袋長(zhǎng)度等主要因素變化對(duì)濾袋壁面峰