濕式除塵洗氣機的流場分析及其磨損和噴霧性能研究.pdf

1、隨著礦山機械化程度的不斷提高，粉塵的粒徑也在不斷降低。在粉塵所帶來的危害中最受所有關(guān)注的:一是對礦山職工的健康帶來嚴(yán)重危害，塵肺病已經(jīng)是中國危害最嚴(yán)重的職業(yè)病;二是空氣中煤塵積累到一定程度便很容易發(fā)生爆炸。由于礦山井下一般都含有豐富的水源，并且濕式除塵器對于去除粒徑小于5μm的粉塵顆粒有很好的效果，所以濕式除塵器在礦山井下應(yīng)用比較普遍。
　　濕式除塵器是一種高效的除塵設(shè)備，雖說其結(jié)構(gòu)相比較于別的除塵設(shè)備比較簡單，但是其內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)

2、還是很復(fù)雜。而現(xiàn)在新型濕式除塵器的開發(fā)大多都是基于研究者的設(shè)計經(jīng)驗以及一些理論開發(fā)出來的，這樣設(shè)計出來的產(chǎn)品很多會出現(xiàn)除塵器內(nèi)部流場分布不均勻不均衡以及二次流、旋渦等現(xiàn)象。本文就采用Fluent數(shù)值模擬軟件對由北京某科學(xué)研究總院和北京某機械制造有限公司共同研制的專利產(chǎn)品:除塵洗氣機內(nèi)流場進(jìn)行研究，提供洗氣機內(nèi)部氣流運動的全部信息，進(jìn)而對影響洗氣機運行性能的因素進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。由于葉輪裝置是洗氣機中最重要的部分，而洗氣機是在含塵空氣的

3、環(huán)境下工作的，裝置的磨損是不可避免的。在分析完洗氣機的內(nèi)流場的基礎(chǔ)上，對洗氣機的磨損進(jìn)行研究分析，找出其最易磨損的位置，為其抗磨損的研究提供依據(jù)。
　　在通過對除塵洗氣機的結(jié)構(gòu)組成和工作原理進(jìn)行分析研究后，發(fā)現(xiàn)洗氣機最核心的部件就是葉輪裝置，在葉輪區(qū)域完成了通風(fēng)及凈化空氣的過程，它的內(nèi)流場的分布情況則直接影響洗氣機整體的除塵效率。對于流場的分析研究基于由簡單到復(fù)雜的方法，利用Fluent軟件先后對氣相流、氣-固兩相流及氣-液-固三

4、相流這樣的順序進(jìn)行分析研究，全面分析研究了洗氣機內(nèi)流場，著重分析葉輪區(qū)域，結(jié)果表明洗氣機內(nèi)流場分布比較復(fù)雜尤其是葉輪區(qū)域，在葉輪進(jìn)口處存在二次流及回流現(xiàn)象，在出口處與箱體之間存在比較嚴(yán)重的渦流及回流區(qū)域，然后通過比較加入噴淋后與未噴淋前的粉塵顆粒的運動軌跡圖。最后通過在排風(fēng)口統(tǒng)計不同粒徑的粉塵顆粒在噴淋后的逃逸個數(shù)來計算出凈化效率，比較這些數(shù)據(jù)可以明顯看到其除塵效果不錯。然后選取Fluent中適當(dāng)?shù)哪p模型對洗氣機的磨損進(jìn)行研究，尤其是

5、葉輪區(qū)域。在分析完不同粒徑的粉塵顆粒在葉片流道的運動軌跡后，選取5μm、10μm以及15μm三種有代表性粒徑的粉塵顆粒來研究其對洗氣機沖蝕磨損進(jìn)行研究，然后在根據(jù)洗氣機的實際運行情況選取粒徑為100μm的水霧液滴研究磨損情況。根據(jù)模擬結(jié)果對提高洗氣機的抗磨損提供依據(jù)，并對易磨損區(qū)域提供適當(dāng)?shù)乜鼓p措施。
　　在前面對濕式除塵機理進(jìn)行分析后知道與除塵效果有直接關(guān)系是噴嘴噴霧，噴霧速度、噴嘴發(fā)射角度、噴霧方式以及噴嘴所處的位置。根據(jù)除

6、塵系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)處到洗氣機葉輪進(jìn)口截面之間建立三維幾何模型。對于噴霧速度以及噴射角度利用數(shù)學(xué)方法對噴嘴噴出的水霧液滴運行軌跡進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)后，再綜合考慮箱體壁面的限制的影響，得到模擬數(shù)據(jù)。首先比較未噴淋及順向噴淋及逆向噴淋出口截面的速度變化情況并結(jié)合具體的理論分析后，得到將原有噴淋裝置提高一定距離并采用逆向噴淋效果較好。又由于考慮到噴嘴噴出的水霧液柱的最佳除塵區(qū)域，對在不同位置的逆向噴淋后出口截面的速度變化進(jìn)行對比分析后選取最佳位置。