除尘器

布袋尺寸对布袋除尘器性能的影响研究

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-01-16 13:43:38

摘要:使用FLUENT 6.1计算流体动力学软件,对内滤式反吹风清灰方式的布袋除尘器内的流场、压力进行了数值模拟,并通过改变布袋尺寸,对布袋除尘器内流场和压力的影响进行了计算绘图,得出了一些有规律的结论,为布袋除尘器的设计和运行提供了参考依据。

关键词:布袋除尘器影响因素;数值模拟;流场;压力场;布袋尺寸

随着新的GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的实施,比较旧标准新标准中规定的烟尘排放标准更加严格。从目前的烟气除尘技术看,可选择的主要有电除尘器和布袋除尘器。由于电除尘器受锅炉工况和负荷变化的影响较大,同时粉尘比电阻变化以及粉尘的其他特性在很大程度上影响电除尘器除尘效率。所以,随着烟气净化要求的逐步提高,常规的电除尘器将面临严峻的挑战,将会有越来越多的燃煤电厂采用布袋除尘器来处理烟气,其投资和运行费用也逐渐下降,在某些情况下甚至会低于静电除尘器。在降低烟尘排放总量的形势下,布袋除尘器将成为首要之选。

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1布袋除尘器除尘机理

一般滤料的布袋除尘器过滤过程实际分成两个阶段,首先是含尘气体通过清洁滤料,此时起过滤作用的主要是纤维。当滤料上捕集的粉尘不断增加时,一部分粉尘嵌入到滤料内部,一部分附着在表面形成粉尘层,在此阶段中,含尘气体的过滤主要是依靠粉尘层进行的,此时粉尘层起着比滤料更为重要的作用,并使捕集效率显著提高。对于工业布袋除尘器,过滤过程主要是在第二阶段进行的。

由此可见,布袋除尘器的捕集效率高,主要是靠滤料上形成的粉尘层的作用。滤布则主要起着形成及支撑粉尘层的作用,而且清灰时应保留粉尘初层。过度清灰会引起效率显著下降,加快滤袋损伤。

图1为同一种滤料在不同状态下的分级效率曲线。由图1可见,清洁滤料的捕集效率最低,积尘后最高,清灰后有所降低。

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2影响布袋除尘器性能的主要因素

布袋除尘器性能与滤袋上的粉尘层、滤料的特征、粉尘的特点、过滤风速、布袋尺寸等有密切关系。

2.1粉尘层的影响

滤料净化含尘气体开始时,滤料上无粉尘层,捕集粉尘的能力较低;当粉尘层形成后,对于粉尘有很好的捕集作用。

2.2粉尘特性的影响

粉尘粒径对布袋除尘器过滤效率有很大影响。对于1μm尘粒,其分级过滤效率可达95%;对于大于1μm尘粒,可稳定地获得99%以上的过滤效率。尘粒携带的荷电越多,其过滤效率越高,利用此特征,在布袋除尘器入口或入口前使用荷电,对于1.6μm以上尘粒的捕集效率可达99.99%。

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2.3滤料特性的影响

在织造滤布中,短纤维织物的表面绒毛多,容易形成稳定的一次粉尘,其过滤效率比长纤维织物高。

2.4过滤风速的影响

适当的过滤风速容易使粉尘在滤袋表面形成粉尘层,有利于粉尘的捕集。

2.5布袋尺寸的影响

布袋尺寸的变化将会影响烟气在布袋内的走向,合适的布袋尺寸可以保证布袋各个部分收尘的均匀性,降低布袋的磨损,延长布袋的使用寿命。

3利用FLUENT进行袋内的数值模拟计算

用GAMBIT建立布袋计算模型,利用FLUENT-2D求解器使用非耦合、隐式求解器进行求解,假定入口压力、出口压力、过滤风速均不变,布袋直径d与布袋长度l发生变化,计算不同布袋尺寸下的流场、压力。压力与速度分布图中进口为inlet,三个出口分别为outlet1、outlet2、outlet3;正下方是入口inlet,正上方是出口outlet1,左侧是outlet2,右侧是outlet3。

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(1)d=0.2m,l=3m,过滤风速v=1.2m/min,布袋内部的压力及速度分布图如图2、图3。

从图2中可以清楚的看到,袋的两侧相同位置的压力分布是相同的,出口的压力最小,越向袋的中心位置压力越大中心的压力最大,形成一个封闭的压力场,压力由袋的边缘向袋的中心呈正态分布,逐渐增大。

从图3中可以明显的看出两侧相同位置的速度是大小是相同的,入口的速度最大,在y轴向上速度大小逐渐减小在outlet1的速度大小最小,由此图可知道粉尘颗粒在入口处速度大的地方沉积的最快,当入口处沉积层厚度增加时,速度会沿y轴方向逐渐增加,当入口处的灰被清理掉后,入口处的速度又重新变为最大,所以说灰层厚的地方速度就小。

(2)d=0.2m,l=6m,过滤风速v=1.2m/min,布袋内部的压力及速度分布图如图4、图5。

图4与图2相比,图4中袋内出现了三个压力中心,袋的中部有两个,低部靠近outlet1处一个,而且靠近outlet1处的最大压力场大几乎占了整个袋低部。导致袋内的压力分布很不均匀。

图5与图3相比,图5中袋内速度分布呈两端均匀,中间混乱,而且靠近袋的上部又出现了一个速度最大的速度场,这样不利于收尘容易造成粉尘堆积不均匀,使布袋损坏。

(3)d=0.4m,l=6m,过滤风速v=1.2m/min布袋内部的压力及速度分布图如图6、图7。

图6与图2相比,图6中袋内中心压力场的范围比较大。图7与图3相比,图7中袋的速度分布很混乱,入口处速度不是最大,靠近袋的中部出现了两个速度最大的流场,这种情况很不利于收集粉尘。大大降低了过滤效率。

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4结论

根据FLUENT 6.1计算流体动力学软件对内滤式反吹风清灰方式的布袋除尘器内的流场、压力进行数值模拟,并通过改变布袋尺寸,对布袋除尘器内流场和压力的影响进行了计算绘图,得出了以下结论:

(1)布袋的直径增加,袋内的流场分布变的很不均匀,而且中心压力场的范围增大,这种情况会导致粉尘层部分过厚,严重影响除尘效率;

(2)布袋的长度增加,袋内的流场分布呈两断均匀中间不均匀,而且袋内出现两个压力中心场,这种情况会导致粉尘层进口处过厚,中间薄,大大降低了除尘效率;

(3)设计布袋时建议袋长3m,袋径200mm。

有关更多布袋尺寸对布袋除尘器性能影响研究,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。