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1、袋式除尘尘器气流流组织的的数值模模拟分析析张景霞11沈恒根根1 方爱爱民2 李瑾2（ 1东东华大学学环境科科学与工工程学院院，上海海；2国电环环保研究究院，南南京 ）摘 要要：采用流体体动力学学CFDD软件对袋袋式除尘尘器中单单元模块块的除尘尘空间气气流组织织进行数数值模拟拟分析，给给出了不不同位置置的布袋袋不同高高度上气气流速度度图，将模拟结果果与实际际工程运运行情况况对比，分析其可可靠性，为袋式式除尘器器的改进进和设计计提供理理论依据据。关键词：袋式除除尘器 数值模模拟 气气流组织织 流场场Numeericcal simmulaatioon oon aair disstriibuttion
2、n in bbag-fillterr Zhaang Jinng XXia11, SShenn Heeng Genn1, FFangg Aii Miin2, LLi JJin22(1 CColllageeenvviroonmeent of sciiencce aand enggineeeriing, DoongHHua Uniiverrsitty; Shaanghhai2 Thhe rreseearcch iinsttituute ofeelecctriic ppoweer eenviironnmenntall prroteectiion, Naanjiing)Absttracct:WWithh
3、 thhe ccompputaatioonall flluidd dyynammicss sooftwwaree CFFD, thee aiir ddisttribbutiion of floow ffielld oof bbag-fillterr weere simmulaatedd，thhe pplott off fiilteer vveloocittydiistrribuutiooninndiffferrentt poosittionn off thhe bbag-fillterr annd ddifffereent heiightt onn a bagg weere gott.Thhe
4、 rresuult of nummeriicall siimullatiion is relliabbiliity in conntraast witth tthe facct ccondditiion. Alll oof tthesse ooffeer aa reeferrencce tto tthe dessignn annd iimprroveemennt oof bbag fillterr. Keywwordds:bagg-filtter,nummeriicall siimullatiion,airr diistrribuutioon, floow ffielld袋式除尘尘器，由由于气
5、流流不均，造造成箱体体内某个个位置的的布袋和和布袋的的某个位位置的破破损，一一条布袋袋破有破破损，如如不及时时处理，该区域的气流流动阻力变低，造成更大区域滤袋的破损。为研究袋式除尘器滤袋失效机理，进一步指导除尘器的设计、运行和改进，本文将对袋式除尘器某工程实际运行条件下的内部气流进行数值模拟。此工程自电除尘器改造为袋式除尘器后，经过近3年使用，布袋出现破损，破损位置在进风口的前3排的整条布袋，每条布袋袋口下200500mm之间部位，每一行的最后一条或两条布袋，本文主要采用CFD数值模拟方法分析布袋破损原因。1CFDD模拟计计算方法法袋式除尘尘器箱体体内部流流场是复复杂的三三维流场场，采用用的控
6、制制方程有有：连续续性方程程、动量量方程,湍流模模型选用用标准kk-e双方方程模型型，包括括湍动能能k方程程和耗散散率e方方程22。假假定流体体作定常常流动，流流体的各各项运动动参数与与时间无无关,整个模模拟过程程为等温温过程，流流体是不不可压缩缩的。1.1袋袋式除尘尘器结构构和设计计参数实际工程程中袋式式除尘器器有两个个室，每每个室有有3个过滤滤单元，每个单元布袋的布置为1622，中箱体6.5m，下箱体2.7m，进风口为2.2m1.8m,进风口距过滤室4.5m。袋式除尘器的设计烟气量：400000m3/h；烟气温度：140165，布袋袋式除尘器的过滤面积为6900m2，采用1606500，共
7、2112条，设计过滤风速为0.96m/m；滤料材质采用HBT-2梯度滤料。1.2建建立物理理模型图1 除尘器器平面图图如图1建建立的除除尘器单单元有11762条布布袋，布布置为882222，迎迎风面88条布袋袋，单条条布袋尺尺寸116065000mmm，布袋袋距边壁壁箱体距距离0.40mm，袋底距距灰斗22.700m，过滤风风量是666677m3/h,设计的的过滤风风速是00.966m/mmin，进进风口的的尺寸是是0.9902.220m。将模型型设置成成轴对称称图形。1.3模模型的边边界条件件和初始始条件气体采用用1600时的的空气，密密度为00.8115kgg/m33,动力力粘性系系数2.
8、4510-5paas33，除尘器器进口管管道断面面采用速速度进口口边界条条件，假假定进风风口的速速度均匀匀，则入入口速度度是9.35mm/s。出口管道断面采用压力出口边界条件，滤袋采用多孔跳跃边界条件，该边界条件主要是用于模拟已知速度或者压降特征的薄膜，它本质上是单元区域的多孔介质模型的简化。（1）进进出口边边界的湍湍流参数数在入口和和出口边边界流域域的流动动，Flluennt需要要指定输输运标量量的值。在湍流指定方法（Turbulence Specification Method）下拉菜单中选择Intensity and Hydraulic Diameter以设定湍流强度（Turbulenc
9、e Intensity）和水力直径（Hydraulic Diameter）。式中：为为雷诺数数；为水水力直径径，m；(2)多多孔介质质边界条条件薄膜介质质是具有有有限厚厚度的，通通过它的的压力变变化定义义为达西西（Daarcyy）定律律和附加加内部损损失项的的结合： 式中：是是层流流流体粘性性，Paas ；为压力力跳跃系系数，是是垂直于于介质表表面的速速度分量量，m/s；为为薄膜的的厚度，mm4。2模拟结结果与分分析2.1箱箱体内流流场的基基本特征征图2 从从y轴正正方向看看整个过过滤单元元箱体内内的气流流组织如图2，气流以99.355m/ss的速度度从进风口进入袋袋室，由于布布袋阻力力大，气
10、气流遇到到布袋，一部分分气流向向下方空空间流动动，一部分分向四周周空间和袋袋隙间流流动，整整个袋室室内的前前几排和和第一个个过滤单单元的袋袋底的气气流速度度相对大大。图3 过滤单单元箱体体内布袋袋边壁气气流速度度分布图图图4 花板板下2000mmm处气流流速度分分布图如图3，过滤单单元的颜颜色梯度度代表速速度的大大小，由上而而下依次次减小，箱体内花板下200mm800mm处气流速度和布袋的迎风面的气流速度约为3.00m/s，其速度大于箱体内其它部位，布袋下半部分的气流速度约0.30m/s,由此看出箱体内的气流分布，最大气流速度约是最小气流速度10倍，过滤室内的气流自由流动，自由分配，箱体内尾部
11、风量大于其它部位，此处的布袋所承担的风量负荷也同比例增加，而过滤单元内部，气流速度相对小。如图4，箱箱体内花花板下2200mmm处平平面气流流速度分分布，左左边为进进口方向向，图中中的颜色色分布明明显表示示，迎风风面前三三排布袋袋内的气气流速度度约为33.800m/ss，过滤滤单元外外围布袋袋内的风风速约为为3.550m/ss，过滤滤单元内内部其布布袋内的的气流速速度约为为2.660m/ss,布袋袋内部气气流速度度大说明明布袋的的过滤风风量大，而而箱体内内过滤单单元中间间的布袋袋过滤速速度小，由由于气流流分布的的不均匀匀，同样样材质的的布袋其其寿命不不同。2.2单单条布袋袋的过滤滤风速分分析如
12、表1所所示布袋袋除尘器器箱体内内不同位位置的布布袋在不不同高度度处的平平均空间间速度，从从图中可可以看出出箱体内内的气流流总体是是向上部部流动的的，因布布袋阻力力大，气气流遇到到布袋只只有很少少一部分分气流穿穿过布袋袋，大部部分气流流沿布袋袋边壁上上升，直直到花板板处，随随着风量量的增加加，布袋袋内外的的压差增增大，气气流在此此压差下下过滤风风速增大大，这也也是造成成布袋口口破损的的主要原原因。另外箱体体内迎风风面的前前两排的的布袋的的的上部部空间速速度明显显高于其其它部位位，这是是因为此此处正对对着进风风口，受受气流的的直接冲冲刷而造造成的。布布袋08000mm之之间被气气流有一一定的冲冲刷
13、，因因为袋底底封闭，气气流从下下部上升升时只能能从袋间间隙上升升，气流流速度也也随着上上升，随随着气流流的上升升，有一一部分气气流穿透透布袋，一一部分气气流沿布布袋边壁壁上升，气气流表11 布袋袋除尘器器箱体内内不同位位置布袋袋的平均均空间速速度先有所下下降，再再上升。3结论（1）因因工程中中存在整整个过滤滤室的袋袋口下部部2000800mmm之间间，前33排的整整条布袋袋破损现现象，这这和计算算出的结结果吻合合，说明明计算的的结果具具有一定定的可靠靠性。（2）迎迎风面的的前3排排的布袋过滤滤风速分分布不均均，花板板下20008800mmm之间间的部位位气流速速度偏大大，单条条滤袋由由上而下下
14、（距气气流排出出口），气气流过滤滤速度逐逐渐减小小。（3）气气流从进进风口进进入箱体体的速度度是9.35mm/s，布布袋的阻阻力较大大，气流流沿袋底底的空间间和布袋袋之间的的空隙向向箱体后后流动，因因为速度度比较大大，对前前几排布布袋的袋袋底和两两侧冲刷刷严重，气气流向前前流动的的同时沿沿布袋空空隙向上上流动，所所以箱体体后的布布袋在花花板以下下700m之间间的过滤滤风速稍稍大，布布袋5000mmm7000mm之间间的过滤滤风速相相对小，布布袋0800m之间被被气流有有一定的的冲刷。（4）此此模型只只计算一一个除尘尘器袋室室的1/3，模模型在进进风口侧侧未加均均流板，所以计算结果和实际工程中气流速度的大小有所出入，而箱体内的气流的走向和分布情况大致事相同的。（5）对对于每行行的第116条布布袋的破破损，主主要原因因是因为为喷吹的的影响，和和箱体内内气流的的均匀性性关系不不大。参考文献献1 高晖, 郭烈烈锦, 下进进风袋式式除尘器器内部气气固两相相流动数数值模拟拟. 化工工工程，20001年第第29卷卷第5期期2 韩占忠忠，王敬敬， 兰小小平. 流体工工程仿真真计算实实例与应应用 北北京理工工大学出出版社，2200553 陶文铨铨数值值传热学学M西安安交大出出版社，1199994 王福军军. 计计算流体体动力学学分析. 清华华大学出出版社，2200444
