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1、电袋复合式除尘器气流分布的数值模拟摘要本文建立了电-袋复合式除尘器的三维结构模型，采用FLUENT软件对除尘器内的气流分布进行了数值模拟。流场的模拟采用k-双方程模型，计算采用SIMPLE算法，电袋结合处的导流板采用了4种不同角度。计算结果表明:电场风速为1m/s导流板角度为45时，从电除尘器引入到袋式除尘器各除尘室的气流分配比较均匀;电场风速为0.5m/s和1.5m/s时，导流板角度分别为55和35时，从电除尘器引入到袋式除尘器各除尘室的气流分配比较均匀;其数值模拟结果较为合理，可作为电-袋复合式除尘器结构设计优化的参考依据。关键词电-袋复合式除尘器气流分布导流板数值模拟1引言2003年国家
2、出台了新的排放标准,标准规定新上火电项目其烟尘排放浓度应控制在50mg/m3以下,一些城市和企业要求低于30mg/m31。电-袋复合式除尘器是通过电除尘与袋式除尘的有机结合的一种新型高效的除尘器。电-袋复合式除尘器中气流的均匀性既影响电除尘单元的除尘效率，又影响布袋除尘单元中滤袋的除尘效率和寿命。在大型静电除尘器内烟气通常为水平流动方式，而袋式除尘器传统的进气方式为下进气。因此，需要采取适当的布风措施，既满足烟气在电除尘单元和袋式除尘单元都能均匀分布，又尽量减少压力损失。目前，人们对电-袋除尘器气流分布的实验研究较多。刘练波2等人的静电袋复合除尘器气流分布冷态试验收集了大量的试验数据，根据对试
3、验数据进行规律性总结，确定了进口烟箱导流板参数与结合处气流分布板形式。电-袋复合式除尘器结合处的气流均布装置通常有导流板和孔板形式等，本文模拟的为其中的导流板形式，研究导流板角度的改变对电-袋复合式除尘器内部的气流分布情况的影响。通过建立电-袋复合式除尘器三维结构模型，采用FLUENT软件对电-袋复合式除尘器内部的气流分布进行了数值模拟，为其内部结构的优化设计提供一定的依据。2物理模型和边界条件2.1电-袋复合除尘器三维模型电-袋复合式除尘器的三维结构模型如图1所示。入口烟箱长2.6米，宽2.6米;整个除尘室长21.275m、宽9m、高11.85m;其中电除尘室长5.9m，内部阳极板长4m、高
4、11.55m;导流板宽0.6m、间距1.2m;袋式除尘部分为十室，每室高6.5m、底面长4.5m、宽3m。图1三维结构模型2.2相关参数的设定除尘器箱体内部流场是复杂的三维流场，采用的控制方程有:(1)湍流模型选用标准k-e双方程模型，包括湍动能k方程和耗散率e方程。K方程:(2)方程:(3)方程从左到右五项分别为:非稳态项、对流项、扩散项、产生项、消失项。其中，是耗散率，是分子粘性。假定流体作定常流动，流体的各项运动参数与时间无关，整个模拟过程为等温过程，流体是不可压缩的。2.3需要设置的边界条件烟气密度=0.93kg/m3;动力粘度=1.816010-5PaS;入口设为速度边界条件，烟箱入
5、口速度为15.3m/s，即电场风速为1m/s;顶端为出口，出口边界设为压力边界条件;布袋设为多孔跳跃介质;其他均设为壁面无滑移边界条件。3模拟结果及分析3.1速度矢量图电袋结合处无导流板和加装4种不同角度导流板时的速度矢量图如图2-图6所示。速度矢量图可以显示在流体为空气时的气流速度的方向和大小，由以下速度矢量图看出在电场入口形成的底部气流速度方向是向下的，顶部的气流速度方向是向上的，在除尘器的中间部位附近的气流速度的流向较为复杂。通过比较加装导流板前后速度矢量图可以看出，导流板的加入改变了结合处气流的流向，减少了对布袋的直接冲击。但随着导流板角度的增加，气流对底部灰斗的冲刷程度也加大了。图2
6、无导流板图3导流板角度35图4导流板角度45图5导流板角度55图6导流板角度653.2速度云图电-袋复合式除尘器中速度云图模拟结果如图7-图11所示。对电-袋复合式除尘器结合处导流板角度进行改变的目的是要找到使烟气进入袋式除尘器各除尘室时达到均匀分配的较佳角度。最终通过形成近乎相同的进袋烟气速度来提高滤袋寿命和电-袋除尘器的除尘效率以适应社会对环境要求日益提高的趋势。该模拟结果是截取X-Y面布袋进口高度处的速度分布图，通过比较可以看出图9即导流板45时气流速度分布比较均匀，可明显看出浅颜色面积较大。图7无导流板图8导流板角度35图9导流板角度45图10导流板角度55图11导流板角度653.3不
7、同角度导流板时烟气进入各除尘室的速度电-袋复合式除尘器结合处导流板为不同角度时烟气进入各除尘室的速度如表1所示。表1不同导流板角度时的速度分布12345678910无导流板0.751.230.540.450.410.801.120.530.490.43350.990.820.800.710.610.850.790.680.650.50450.950.840.760.700.730.980.700.750.680.64551.161.030.830.800.660.980.810.790.700.63651.210.830.900.740.661.070.750.800.700.64其速度平均值
8、:V1=(0.75+1.23+0.54+0.45+0.41+0.80+1.12+0.53+0.49+0.43)/10=0.68V2=(0.99+0.82+0.80+0.50)/10=0.74V3=(0.95+0.84+0.76+0.63)/10=0.77V4=(1.16+1.03+0.83+0.63)/10=0.84V5=(1.21+0.83+0.90+0.64)/10=0.83均方差:从以上数据结果中可以看出，导流板45时所计算出的均方差数值最小，即导流板45时，在布袋入口处气流分布比较均匀，有利于延长布袋寿命、提高除尘效率。4不同的入口流速时的模拟结果烟气入口流速为8m/s，即电场风速为0
9、.5m/s时的模拟结果表明导流板角度为55时布袋进口处的气流分布比较均匀;烟气入口流速23.7m/s即电场风速为1.5m/s时的模拟结果表明导流板角度为35时的布袋进口处的气流分布比较均匀。但随着导流板角度的增加，气流对底部灰斗的冲刷程度也加大了。5结论(1)数值分析避免了电-袋除尘器气流分布模型试验的局限性，不仅能解决除尘器进口气流分布问题，还能够显示各个滤袋单元的流量分配和箱体内任意一个断面的气流速度大小分布，较全面的反映除尘器内部气流流动状况。(2)数值分析结果表明，电场风速为1m/s时，导流板角度为45时，从电除尘器引入到袋式除尘器各除尘室的气流分配比较均匀;电场风速为0.5m/s和1.5m/s时，导流板角度为分别为55和35时，从电除尘器引入到袋式除尘器各除尘室的气流分配比较均匀;其数值模拟结果较为合理，可作为电-袋复合式除尘器结构设计优化的参考依据。(3)由于导流板的设计不同，气流在经过导流板进入布袋之前的气流分布，情况也是多种多样的。可以考虑将几种角度与几种导流板间距设计进行排列组合，然后对组合后的工况进行数值模拟，最后获得最优工况的设计方案。
