基于CFD数值模拟的袋式除尘器提效降阻技术研究

发布时间：2020-11-18 14:31

　　 随着国家对大气污染控制标准的提高,袋式除尘技术面临阻力偏高、场地空间不足、排放不达标等挑战,因此,本文针对袋式除尘器当前所存在的阻力过高、改造空间不足等问题进行分析后,提出一种滤筒滤袋混装改造思路。通过运用实验和数值模拟相结合的方法,探索袋筒混装比例及位置分布规律,以及内部气流组织均匀性问题的研究,并提出三种改造排列方式及优化方式,同时对其进行数值模拟分析,最后对实际工程案例应用结果进行分析。得到以下结论:对两种滤料进行电镜表面观察和滤料动态过滤性能测试,观察到表层过滤滤料表面纤维密实、孔隙小,形成梯度型结构,粉尘不易进入滤料内部;表层过滤滤料过滤效率明显高于深层过滤滤料,体现出优异的过滤性能。同时,所选用滤料的滤筒过滤精度比滤袋提高了50%。因此,本实验选用水刺型滤料(表层过滤),材质为PPS(聚苯硫醚)。除尘器阻力随过滤风速的增加而增大,在0.8 m/min之后阻力增加速率明显增加,并保持阻力高增长率,长程性实验也表现出这一现象,因此,除尘器混装改造过程中过滤风速不宜高于0.8 m/min。采用1周期K_i值评价喷吹效果,喷吹管型D=12 mm带喷嘴的喷吹效果最佳。研究不同混装比和位置分布对除尘器阻力的影响,各混装比中阻力最低值分别为4筒2袋(出)、3筒3袋(2进1中)、2筒(中)4袋、1筒(进)5袋(括号内表示过滤元件分布位置,前两个混装比表示为滤袋位置,后两个表示为滤筒位置),与全滤袋和全滤筒对比分析,混装改造区间处于2:1~1:2之间。运用数值模拟方法分析得到,滤筒处于出风口有利流场均匀性分布。在混装比为1:5中的滤筒与滤袋数量相差悬殊,滤筒对整体除尘器的阻力及流场分布影响很小。通过CFD(计算流体力学)数值模拟方法对三种改造排列方式进行模拟分析可知,排列二流场分布均匀性更好,滤筒滤袋间隔式分布内部流场更加均匀,且滤筒滤袋分布间隔不易太小。通过改变滤筒滤袋数量和位置分布,进一步优化排列二后,其流速、流量分配系数均匀性均得到提高,即除尘器内部流场分布更均匀,阻力也进一步降低。部分滤袋被更换为滤筒,不仅能够提高除尘效率、降低阻力的效果,而且能够延长过滤元件使用寿命,减少更换周期,综合分析得到混装改造排列方式能够带来经济效率。实际工程改造案例中,针对某热电厂循环流化床燃煤锅炉配套低压脉冲式袋式除尘器进行的改造,改造后的除尘器烟气排放浓度由改造前的不达标到改造后低于15 mg/Nm~3,远低于国家环保标准的30 mg/Nm~3;粉尘除尘效率大于99.9%;除尘器的运行阻力降低20%左右,表明部分滤袋更换滤筒并合理分布不同过滤元件能够有效降低阻力,并改善除尘器内部气流组织的分布,从而降低设备运行能耗。
【学位单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X773
【部分图文】：

其过滤面积明显要低于滤筒。由能力不同，在单位处理风量下滤筒尘效率更高，能耗更少，降低维护管方式主要有机械振打、逆气流反向器采用的机械振打清灰方式，通过振极易造成损伤。逆气流方向清灰则是与粉饼层碰撞接触后使粉饼层从滤料清灰方式，也是当前袋式除尘器主流体迅速喷射至滤袋或滤筒内部，内料产生形变振动，粉饼层脱离滤料表示，左侧为除尘器过滤过程，含尘空袋或滤筒表面形成粉饼层；右边为清筒中心喷入，即由内向外喷吹，粉尘

图 2.1 深层过滤与表层过滤示意图.1 Schematic diagram of deep filtration and surface f及机理方式式是指粉尘通过滤料时，粉尘颗粒物粒径不尽层表面，形成的粉尘层除尘效率很高；一部分颗过滤层。对于深层过滤方式的滤料而言，其结构孔隙大，粉尘颗粒物侵入滤料结构内部并不断变快，内部粉尘不易清除，清灰频率增大[95]。料属于深层过滤方式，阻力增加导致清灰次数降阻力增大，过滤元件使用寿命缩短。在除尘器洁净状态到有粉尘状态，粒径小的颗粒物会直滤料表面形成粉饼初层，过滤元件初始阶段的过会进入滤料结构内部，堵塞孔隙；随着粉尘的

滤方式方法主要为梯度结构过滤材料，此种结构滤料是基于率低、整体孔隙较大及使用寿命缩短等不足改造设计而滤料，即将不同细度（或异形）纤维组成，横截面自上，孔隙自上而下从小到大呈“喇叭”状，见图 2.2 所示构滤料始终保持较高除尘效率。表层过滤方式的原理饼层形成后过滤原理一样，因为梯度滤料迎尘面结构度大、孔隙小，这样过滤元件在初始阶段能够保证细颗内部，并能够迅速形成粉饼层，比滤料本身的过滤层孔尘效率能一直保持较高水平。粉尘堆积到一定程度后滤料的非迎尘面纤维密度小、纤维细度大、孔隙大，反
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本文编号：2888823