布袋除塵器內部導流裝置設計優化

發(fa)布日期：2023-07-30 　瀏覽次數：1100

1 除(chu)塵器結構及研究目的

布(bu)(bu)(bu)(bu)袋(dai)(dai)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)結構(gou)為“中(zhong)央進(jin)(jin)(jin)風(feng)”，即除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)中(zhong)間(jian)布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)進(jin)(jin)(jin)風(feng)煙(yan)道(dao)，在中(zhong)間(jian)煙(yan)道(dao)內每袋(dai)(dai)室(shi)設(she)置(zhi)兩個(ge)進(jin)(jin)(jin)風(feng)支管，煙(yan)氣(qi)沿(yan)支管進(jin)(jin)(jin)入(ru)袋(dai)(dai)室(shi)，每臺除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)沿(yan)氣(qi)流(liu)(liu)方(fang)向分(fen)(fen)為三(san)個(ge)袋(dai)(dai)室(shi)，一共設(she)置(zhi)有 6 個(ge)分(fen)(fen)室(shi)支管。原(yuan)布(bu)(bu)(bu)(bu)袋(dai)(dai)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)未設(she)置(zhi)導(dao)流(liu)(liu)裝置(zhi)，使(shi)得進(jin)(jin)(jin)入(ru)各室(shi)的氣(qi)流(liu)(liu)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)(bu)不均，各室(shi)的濾袋(dai)(dai)破損(sun)不均勻。趁除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)大修機會，利用 ANSYS FLUENT 軟(ruan)件對布(bu)(bu)(bu)(bu)袋(dai)(dai)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)在進(jin)(jin)(jin)風(feng)煙(yan)道(dao)設(she)置(zhi)不同規格的導(dao)流(liu)(liu)板進(jin)(jin)(jin)行模擬(ni)計算，選擇最優的布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)方(fang)式(shi)，使(shi)得進(jin)(jin)(jin)入(ru)各袋(dai)(dai)室(shi)的氣(qi)流(liu)(liu)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)(bu)均勻，除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)的除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)效(xiao)率(lv)、壓力(li)損(sun)失等性能(neng)都達到最優。

2 三維模型及流量分(fen)配判據

2.1 三維模型建立(li)

除(chu)(chu)塵器各(ge)室中的布(bu)(bu)袋(dai)(dai)(dai)數量(liang)龐大，對(dui)(dui)于(yu)其物理建模可以(yi)適當簡化，將各(ge)袋(dai)(dai)(dai)室布(bu)(bu)袋(dai)(dai)(dai)視為(wei)(wei)若一(yi)個過(guo)濾單元。此外，該項目中除(chu)(chu)塵器主體為(wei)(wei)關于(yu)平面(mian)的對(dui)(dui)稱(cheng)形式，因此在對(dui)(dui)該除(chu)(chu)塵器進(jin)行計(ji)算時(shi)僅(jin)計(ji)算一(yi)半的結果(guo)，在對(dui)(dui)稱(cheng)平面(mian)處設(she)為(wei)(wei)對(dui)(dui)稱(cheng)邊界。在本模擬中，為(wei)(wei)便于(yu)分(fen)析比較模擬計(ji)算后進(jin)入各(ge)袋(dai)(dai)(dai)室的流量(liang)，將沿煙氣運(yun)動方向上(shang)的煙氣各(ge)袋(dai)(dai)(dai)室支管依次命名為(wei)(wei) 1～ 6，三(san)維建立圖(tu)形和各(ge)支管編號(hao)如圖(tu) 1 所示(shi)。

2.2 流量分配均一判據(ju)

在使用 ANSYS FLUENT 對煙氣流(liu)(liu)動的算(suan)例進行模擬時，通常采用殘差法判定收斂。一般認(ren)為，各方(fang)向速度、湍流(liu)(liu)尺(chi)寸等參數(shu)的殘差降低至 10-4～10-3數(shu)量級且保持穩定即(ji)可認(ren)為模擬計算(suan)達到收斂。因此，對于純流(liu)(liu)動現象的工業級反應(ying)器的數(shu)值模擬，計算(suan)步數(shu)達到 104基(ji)本即(ji)可

本文計(ji)算(suan)的(de)重要目的(de)之(zhi)一為(wei)通過(guo)導流(liu)板的(de)設計(ji)優化(hua)實現進入(ru)除(chu)塵器袋室各支管(guan)的(de)流(liu)量(liang)(liang)分配均勻，故對(dui)于通過(guo)支管(guan)截(jie)面(mian)(mian)處(chu)(chu)流(liu)量(liang)(liang)的(de)監測尤為(wei)重要。圖 3 所示為(wei)各個支管(guan)截(jie)面(mian)(mian)處(chu)(chu)的(de)流(liu)量(liang)(liang)與計(ji)算(suan)步數之(zhi)間的(de)關(guan)系(xi)。從圖中(zhong)可(ke)以看出，當達(da)到滿足要求或(huo)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)殘差(cha)(cha)時，各個支管(guan)截(jie)面(mian)(mian)的(de)流(liu)量(liang)(liang)仍處(chu)(chu)于顯著變(bian)化(hua)尚未穩(wen)定(ding)(ding)的(de)階段。產生這種現象的(de)原因(yin)可(ke)能在于，在煙氣流(liu)動的(de)過(guo)程中(zhong)存在六個支管(guan)，其(qi)中(zhong)任意(yi)一個支管(guan)截(jie)面(mian)(mian)上(shang)的(de)速度分布(bu)的(de)變(bian)化(hua)均會導致其(qi)余截(jie)面(mian)(mian)的(de)流(liu)量(liang)(liang)的(de)變(bian)化(hua)。因(yin)此(ci)，單純依靠(kao)殘差(cha)(cha)對(dui)流(liu)動的(de)穩(wen)定(ding)(ding)進行判(pan)定(ding)(ding)并不合(he)適，本文的(de)計(ji)算(suan)是通過(guo)監視(shi)目標截(jie)面(mian)(mian)處(chu)(chu)的(de)流(liu)量(liang)(liang)來進行判(pan)定(ding)(ding)。

3 入口導流(liu)板(ban)設置(zhi)及計算結果分析

本(ben)文研究主要思路(lu)是在現場安(an)裝(zhuang)條件(jian)允許的條件(jian)下，通過增加導(dao)流(liu)(liu)板的數量、改變(bian)導(dao)流(liu)(liu)板的位置和角度，從而(er)得到滿(man)足(zu)均流(liu)(liu)要求的導(dao)流(liu)(liu)板設(she)置。

3.1 工況1

原(yuan)除(chu)塵器未設(she)置導流板，其三維建(jian)模圖見圖 4。

經過計算(suan)，各支管(guan)流量分配(pei)見表 1。

從表 1 各支(zhi)(zhi)管(guan)流(liu)量(liang)分配結果來看(kan)，由于(yu)除(chu)塵器(qi)入(ru)(ru)口處(chu)無導流(liu)板的(de)引導，使得(de)煙道(dao)遠端的(de)支(zhi)(zhi)管(guan) 5 和支(zhi)(zhi)管(guan) 6 流(liu)量(liang)較大(da)，尤其(qi)是支(zhi)(zhi)管(guan) 6 出現了高于(yu) 50% 的(de)偏(pian)差。因此，需在煙道(dao)內設置導流(liu)板，調節進入(ru)(ru)除(chu)塵器(qi)各袋室的(de)氣流(liu)分布。

3.2 工(gong)況2

在(zai)煙(yan)道(dao)入(ru)口處布(bu)(bu)置 5 塊 200mm×800mm 導(dao)(dao)流(liu)板(ban)，導(dao)(dao)流(liu)板(ban)傾斜角(jiao)度(du)均設為 11°。導(dao)(dao)流(liu)板(ban)布(bu)(bu)置見圖 5。

經過計算各支管流量分配見表(biao) 2。

從表(biao) 2 中可(ke)以看到(dao)，相對于工(gong)況(kuang) 1 未設(she)置(zhi)導流(liu)(liu)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)，工(gong)況(kuang) 2 設(she)置(zhi)導流(liu)(liu)板(ban)(ban)后的(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)分配(pei)有了較大的(de)(de)(de)改善，尤(you)其是支(zhi)管(guan) 6的(de)(de)(de)無因(yin)次化(hua)流(liu)(liu)量(liang)由 1.634 降低至(zhi) 1.263，但支(zhi)管(guan) 5 的(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)卻有了顯著升高(gao)，由 1.131 增大至(zhi) 1.398。同時，支(zhi)管(guan) 2 ～ 4 的(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)偏小的(de)(de)(de)問題仍未得到(dao)解決。

3.3 工況3

在工況 2 的(de)基礎上，保持(chi)導流板(ban)的(de)尺寸(cun)和位置(zhi)不(bu)變，導流板(ban)傾斜(xie)角度更改為：11°、16°、16°、16°、16°，同時在第二、四個支管(guan)口(kou)處(chu)各(ge)添(tian)加一(yi)塊導流板(ban)，導流板(ban)的(de)傾角為 35°，尺寸(cun)為200mm×800mm。計算后各(ge)支管(guan)流量分(fen)配見表 3。

在(zai)(zai)支管(guan)(guan) 2 和(he)(he)支管(guan)(guan) 3上方(fang)各(ge)增加一(yi)塊導流(liu)板，調(diao)節(jie)進(jin)入(ru)支管(guan)(guan) 2和(he)(he)支管(guan)(guan) 3 的流(liu)量，目的在(zai)(zai)于進(jin)一(yi)步降(jiang)低(di)進(jin)入(ru)支管(guan)(guan) 5 和(he)(he) 6 的煙(yan)氣流(liu)量。從表 3 中數據可以看到，此(ci)時支管(guan)(guan) 5 和(he)(he) 6 中的無(wu)因次化煙(yan)氣流(liu)量已(yi)經(jing)降(jiang)低(di)至 1.076 和(he)(he) 1.115，已(yi)經(jing)接近均一(yi)的要(yao)(yao)求。更為重要(yao)(yao)的是，此(ci)時進(jin)入(ru)支管(guan)(guan) 3 和(he)(he) 4 的流(liu)量也得到了升高，分別

由 0.788 和 0.826 增(zeng)大至 0.894 和 0.919，說明在支(zhi)管 2 和 3上方(fang)增(zeng)加(jia)的(de)(de)導流板起到(dao)了(le)(le)雙重的(de)(de)作用(yong)。結(jie)果表明，改進之(zhi)后(hou)進入支(zhi)管 2 的(de)(de)煙氣流量也得到(dao)了(le)(le)顯著地提升，各支(zhi)管的(de)(de)流量已經(jing)接(jie)近偏差≤ 5% 的(de)(de)要求了(le)(le)。

3.4 工(gong)況4

在工況 3 的(de)基礎上調整導(dao)流(liu)板的(de)傾(qing)斜角分別為(wei)：6°、13°、16°、16°、16°；第二、四個(ge)支管的(de)導(dao)流(liu)板與水平方向的(de)傾(qing)角調整為(wei) 38°，41°。結果可以得出，各支管流(liu)量偏差已滿足≤ 5% 的(de)要(yao)求。