直通式下进风袋式除尘器内流场研究及结构优化

发布时间：2017-04-16 15:03

  本文关键词：直通式下进风袋式除尘器内流场研究及结构优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国已经成为了世界上大气污染最严重的国家之一,大气悬浮颗粒物对人类的健康与农作物生长带来极大的危害,关系人民福祉。我国的能源结构决定了燃煤电厂在电力行业中的中坚地位,所带来煤烟型污染成为了我国大气污染的主要形式。近年来,国家对颗粒物排放标准的要求日益严格,袋式除尘器以其高效的除尘效率逐步成为了燃煤电厂除尘的关键设备。颗粒物污染虽然在一定程度上得到了控制,但也暴露出了诸多问题。通过对燃煤电厂袋式除尘器实际使用情况的调研及分析,发现袋式除尘器内流场的不均匀会增大设备的运行阻力,减少滤袋的使用寿命,严重影响袋式除尘器的除尘效率和运行稳定。由于袋式除尘器对密封性要求严格,且结构复杂,导致使用实验手段直接测试的难度较大。本文针对袋式除尘器内流场气流分布不均匀的问题,以某燃煤电厂的直通式下进风袋式除尘器作为研究对象,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent,研究了不同的过滤速度对除尘器内部气流分布的影响,分析了造成滤袋破损现象出现的原因和滤袋易出现破损的位置,提出合理的过滤速度选取范围。选取合理的过滤速度,根据该速度下除尘器内流场气流分布的不均匀性,提出了对除尘器进风管和灰斗内导流装置的结构优化设计方案,通过大量数值模拟计算,分析并得到了较为合理的设计方案,可实现直通式下进风袋式除尘器内流场气流的均匀分布。应用欧拉-拉格朗日离散相模型,分析了不同粒径的粉尘颗粒在结构优化前后模型中的运动规律,验证了结构优化方案的有效性。模拟计算结果表明,过滤速度严重影响着直通式下进风袋式除尘器内部气流分配的均匀性;随着过滤速度的增大,进风口处射流作用加剧,气流对滤袋底部的直接冲刷会造成滤袋的磨损,各滤袋处理的气流量呈现前端偏小,后端过大的情况;过滤速度在0.5~0.8m/min之间是较为合适的工况条件,但气流分布仍不均匀;在进风管的结构优化中,使用带导流弯头可以有效的减弱进风处的射流作用,避免了气流对滤袋底部的直接冲刷,延长滤袋的使用寿命;在灰斗内添加的三种导流装置,都可以有效地改善气流分配的均匀性,其中梯形导流板对系统的运行阻力影响最小,对除尘器内流场的组织最为均匀,且间隙速度是三种模型中较好的,经RMS气流均匀性判定标准计算出σ=0.18950.2,表明气流分布良好;在相同的过滤速度下,结构优化后的模型对粒径100μm以下的颗粒的捕集效果比未优化的模型好,且各滤袋捕集的颗粒量均匀,粒径150μm左右的颗粒一部分被滤袋下部捕集,一部分沉降于灰斗,300μm的大颗粒受重力作用直接沉降在灰斗中,表明了结构优化方案的有效性。本文的研究结论可以改善直通式下进风袋式除尘器内流场的均匀性,为提高除尘效率和延长滤袋使用寿命提供重要的理论依据。
【关键词】：袋式除尘器 结构优化 气流分布 滤袋 数值模拟
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究的背景与意义11-13
• 1.2 袋式除尘器简介13-16
• 1.2.1 袋式除尘器的工作原理13-15
• 1.2.2 袋式除尘器的种类15-16
• 1.3 袋式除尘器研究现状16-19
• 1.3.2 袋式除尘器的内流场研究17-18
• 1.3.3 袋式除尘器的结构优化研究18-19
• 1.4 课题的研究方法与内容19-20
• 1.4.1 研究方法19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 袋式除尘器内流场数值计算理论基础21-33
• 2.1 Fluent求解器的选择21
• 2.2 流体运动的基本控制方程21-22
• 2.3 湍流模型的选取22-26
• 2.3.1 Realizable k-ε模型24-25
• 2.3.2 湍流流动的近壁处理25-26
• 2.4 离散相模型26-28
• 2.4.1 DPM模型中颗粒运动方程27-28
• 2.5 多孔介质理论28-32
• 2.5.1 多孔介质模型29
• 2.5.2 多孔介质的动量方程29-30
• 2.5.3 多孔介质模型对湍流的处理30
• 2.5.4 多孔介质的模拟方法30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 袋式除尘器内流场分析33-45
• 3.1 几何模型33-34
• 3.2 网格划分34-35
• 3.3 边界条件35-36
• 3.4 控制参数36-37
• 3.5 流量分配系数与气流分布均匀性评价标准37-38
• 3.5.1 流量分配系数37
• 3.5.2 气流均匀性判定标准37-38
• 3.6 气流速度流线分析38-40
• 3.7 滤袋流量分配分析40-42
• 3.8 滤袋间隙速度分析42-44
• 3.9 本章小结44-45
• 第四章 袋式除尘器结构优化研究45-63
• 4.1 进风管结构优化45-48
• 4.2 不同进风管结构的仿真研究48-54
• 4.2.1 不同进风管结构的速度场分析48-51
• 4.2.2 不同进风管结构的压力场分析51-54
• 4.3 三种导流装置的数值模拟研究54-61
• 4.3.1 导流装置的安装方式54-56
• 4.3.2 不同导流装置的速度场模拟结果分析56-59
• 4.3.3 不同导流装置的压力场模拟结果分析59-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 结构优化前后模型中颗粒的运动规律研究63-71
• 5.1 颗粒相粒径设定63-64
• 5.2 边界条件64-65
• 5.3 粒径分布结果分析65-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第六章 结论与展望71-75
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 攻读学位期间发表的学术论文81

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本文编号：311047