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袋式除尘器除尘空间气流组织和浓度场的研究

陈红超

  近几年煤炭消耗量呈逐年增加趋势,在将来一段时间内我国以煤炭为主要能源结构形式仍不会改变。煤燃烧过程中产生大量的烟尘需要处理,同时随着国家环境保护法的日趋严格,对除尘技术的要求也越来越高。现新建或改建的燃煤锅炉烟尘允许排放浓度降到30-50mg/Nm3以下。同时随着设备装机容量的变大,袋式除尘器处理的烟气量也越来越大,促使其逐步向大型化转变。然而大型袋式除尘器对系统的稳定性和使用寿命提出更高的要求,而进气方式和除尘空间的浓度分布是影响袋式除尘器性能的重要因素,本文拟分别采用理论分析和CFD模拟相结合的方法针对三种比较常用的进气方式的袋式除尘器除尘空间气流组织和浓度场进行研究。 通过动量守恒方程建立袋式除尘器滤袋清灰后滤袋周围浓度场的数学模型,并应用该模型通过改变粉尘粒径分布,气流上升速度、袋间距等因素计算除尘空间浓度场随时间的变化。结果表明:较细的颗粒物基本悬浮在袋口下0.5m~2.5m(滤袋长度8.3%-41.7%)的除尘空间中,而较粗的颗粒物沉积到滤袋的中下部被过滤;袋间距越小,其过滤浓度越大,相应的过滤速度也比较大;随着上升速度的增大,粒子悬浮的空间离袋口越近,其平均浓度也相应的越低(重新被过滤的颗粒物也越多)。同时可以应用该模型通过改变其边界条件和初始条件对不同进风形式的除尘器除尘空间的浓度场进行分析。 针对某处理风量462万m3/h电除尘器改造成袋除尘器工程,设计出三种不同进风方式的除尘器,并分别对端进风(传统形式)、侧下进风、侧进风方式袋式除尘器进行了数值模拟,通过对其流场的对比分析。结果表明:侧下进风方式的各个箱体处理气流量最均匀,其次是侧进风,最后是端进风方式。端进风方式的迎面风速比较大,达到3.0-6.0m/s,且袋底部位速度超8.0m/s,侧下进风方式和侧进风方式的迎面风速都在3.0m/s以下。通过对三种进风方式的流线图、灰斗涡流速度的分析可以看出,侧下进风灰斗处的涡流速度最大,其次是侧进风和端进风,但端进风方式在第一个灰斗处产生很大的涡流。分析除尘空间不同位置的上升速度,侧进风和端进风方式的上升速度两端小中间大的趋势,而侧下进风方式最大速度出现在袋底,依次向上逐渐减少,且其在整个空间的上升速度都大于侧进风和侧下进风,应用第二章建立的数学模型,10s时侧下进风方式的除尘空间平均浓度要分别比侧进风和端进风方式的平均浓度高18%和18.6%。 结合一个工程实例比较两种进风方式在袋式除尘器改造中的应用。针对某焦化厂3号干熄焦系统的筛贮焦工段使用的除尘系统出现的系统阻力过高、清灰频繁、部分严重滤袋破损等问题,采用CFD模拟的方法分析其原因有两个:其一灰斗涡流速度达7.0~8.0m/s,气流到袋底的速度也近2.0m/s,造成“二次返混”严重;其二部分靠近边壁的滤袋迎面风速在3.0~5.0m/s,造成含尘气流对滤袋的冲刷严重。同时针对上述原因,设计侧进风方式除尘器,并对两种进风方式除尘器的上升速度进行对比分析,分析结果表明:侧进风除尘器的上升速度在整个除尘空间都小于原除尘器。……   
[关键词]:袋式除尘器;数值模拟;上升速度;进风方式;浓度场
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东华大学2011年