除尘器

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-02-28 14:44:02

摘要:本文针对低压脉冲布袋除尘器当烟气流入时,为保证各室气流分布均匀,在烟气通道上增加渐斜隔板、来改善其内部流场分布不均匀现象。本文通过计算确定隔板角度,并采用计算流体力学方法对其进行模拟,云图结果表明此角度对改善的效果较好。

关键词:脉冲清灰;斜隔板;阻力损失。

1前言

随着环保的要求越来越高,国家对粉尘排放指标也相应提高。电除尘器的收尘效率由于受粉尘性质的影响较大,如电厂燃煤锅炉,垃圾焚烧电厂等,使用电除尘器要达到长期、高效、稳定的除尘要求已经难以满足。所以布袋除尘器越来越广泛的应用在电力,化工,钢铁等行业,它的适应性广、除尘效率高、运行可靠稳定的优点逐渐显现出来。

除尘系统的烟气分配隔板的角度决定于每个仓室的烟气分布情况,每个仓的入口烟气量均匀,避免某仓速度过高,可以降低局部阻力,增加布袋的使用寿命。

2布袋除尘器设计参数及其原理

我公司在无锡惠联热电扩建工程,170t/h煤粉锅炉,脱硫采用循环流化床法,从吸收塔出来至布袋除尘器的烟气数据为:

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计1.JPG

布袋除尘器的设计参数为:

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计2.JPG

从锅炉空气预热器排出的烟气通过反应塔进入布袋除尘器入口,经斜隔板分配至6个原烟气门,然后到中箱体6个仓内,中箱体入口安装有气流均布挡板,使烟气流速降低并均匀进入袋室。大颗粒尘由于惯性碰撞和重力沉降作用而沉入灰斗,细尘随气流向上进入过滤室,被滤袋拦截而附于其表面,布袋外由于积了一层粉饼,滤袋内外的压差逐渐增加,当压差达到设定值时,清灰系统工作,脉冲喷吹开始,直至压差低于设定值,清下的粉尘通过灰斗排出,达到除尘目的。净化后的气体透过滤袋经袋E1进入各净气室,清洁的空气再经总排风道由引风机吸出经烟囱排入大气。

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计3.JPG

3隔板的设计过程

(1)确定截面1-1的高度

烟气在烟道内流动时,其静压垂直作用于管壁,在侧壁上开孔,由于孔口内外存在静压差,空气会按垂直于管壁的方向从孔口流出。但烟气从孔口流出时,它的实际流速和出流方向不只取决于静压产生的流速和方向,还受管内流速的影响,(如图)在管内流速的影响下,孔口的出流方向要发生偏斜,实际流速为合速度。

由于静压产生的流速为:(m/s)

Vj=√(2Pj/ρ)

烟气在烟道由于动压产生的流速为:(m/s)

Vd=√(2Pd/ρ)

根据性能要求,设计时侧孔平均流速取

Vc=4.5m/s

则每个侧孔面积为:

Fc=Q1/(Vc×3600×6)=278000/(4.5×3600×6)=2.86m2

根据结构出口侧孔尺寸设计为1350mm×2100mm

侧孔静压流速

Vj=Vc/μ=4.5/0.6=7.5m/s

μ为孔口流量系数

单边侧孔应有的静压

Pj=Vj2×ρ/2=7.52×1.46/2=41Pa

根据烟气流速<15m/s定除尘器烟气入口尺寸:H1×W1=2228mm×2500mm

即截面1-1的高度H1=2.228m

则V1=278000/(3600×2.5×2.228)=13.9m/s

截面1动压:Pd1=13.92×1.46/2

截面1全压:Pq1=Pd1+P1j=141+2×41=223Pa

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计4.JPG

(2)确定截面2-2的高度

计算烟道1-2段的压损△P1-2=(P1-2+2×Z1-2)1-2

d=4×A/x=4R=2.356m

Re=ud/v=13.9×2.356/20.8×10-6=1.57×106

查莫迪图λ=0.017,

摩擦压力损失为:P1-2=λ×(l×V2)/(d×2g)=0.017×(5.092×13.92)/(2.356×2×9.8)=0.362Pa

局部压力损失:Z1-2=ξPd1=0.03×Pd1=0.03×141=4.23Pa

即ΔP1-2=(P1-2+2×Z1-2)1-2=0.362+2×4.23=10Pa

截面2处的全压Pq2=Pq1-△P1-2=223-10=213Pa

Pd2=Pq2-P2j=213-2×41=131Pa

截面2-2的流速:

Vd2=√(2Pd2/ρ)=√(2×131/1.46)=13.4m/s

则截面2-2的面积F2=278000×4/(3600×13.4×6)=3.842m2

截面2-2的高度H2=F2/W1=3.842/2.5=1.537m

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计7.JPG

(3)确定截面3-3的高度

计算烟道2-3段的压损△P2-3=(P2-3+2×Z2-3)2-3

d=4×A/x=4R=1.904m

Re=ud/V=13.4×1.904/20.8×10-6=1.23×106

查莫迪图λ=0.017

摩擦压力损失为:P2-3=λ×(l/d)×(V2/2g)=0.017×4.794/1.904×13.42/2×9.8=0.392Pa

局部压力损失:Z2-3=ξPd2=0.03×Pd2=0.03×131=3.93Pa

即△P2-3=(P2-3+2×Z2-3)2-3=0.392+2×3.93=8.252Pa

截面2处的全压Pq3=Pq2-ΔP2-3=213-8.252=204.7Pa

Pd3=Pq3-P3j=204.7-2×41=122.7Pa

截面3-3的流速:Vd3=√(2Pd3/ρ)= √(2×122.7/1.46)=13m/s

则截面3-3的面积F3=278000×2/(3600×13×6)=1.98m2

截面3-3的高度H3=F3/W1=1.98/2.5=0.79m2

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计8.JPG

4结论

根据计算的数据

L1=0mm   H1=2228mm

L2=5092mm  H2=1537mm

L3=4794mm  H3=790mm

可以绘制斜隔板尺寸,即可以定出本次布袋除尘器的隔板角度为8°比较合适。

5数值模拟:

(1)计算模型

针对所要模拟的布袋除尘器进口烟道的实际情况,在二维坐标系中,按照实际尺寸来建立几何模型。计算采用FLUENT提供的分离求解器,分别用二阶迎风格式,湍流模型使用标准k-ε双方程模型,数度场和压力场的耦合计算采用改进的SIMPLE算法。

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计5.JPG

(2)几何模型网格化

对所建立的方程组,使用数值方法求解,为求解所建立的数学模型,借助网格使用有限体积法来建立针对控制方程的数值离散。网格是CFD模型的几何表达形式,是模拟与分析过程的关键部分,而且网格质量对CFD计算精度和计算效率有重要影响。网格划分使用工具gambit进行。

(3)建立物理模型

以流体力学、热力学、等学科的基本原理为出发点,建立基本的守恒方程组,包括连续方程、动量方程、能量方程等,这些方程构成非线性偏微分方程组。并根据实际情况设定边界,在本次数值计算中采用速度入进口边界,μ=μin,在进口界面假设μin为均匀分布,湍流烈度为3%,出口边界条件为:压力出口,出口压力为Pout=0(相对压力),壁面条件:应用粘性流动无滑移条件,即μ=v=w=0且不考虑热量交换。

低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计6.JPG

(4)结算solve

斜隔板上部形成较均匀压力场,但灰斗角部结构造成下部分布不均匀,使得气流和中间的等压带没有良好的过渡,不利于形成较均匀的压力分布,通过烟气流动情况的对比分析可以发现,当烟气流动速度发生变化时,湍流流场也发生显著的变化,随着烟气流速的改变,流场均匀性会减弱。因此,利用在烟气出口处需设置烟气导流板来控制和改变烟气流动方向,可以调节中箱体入口区域内流场的强弱和均匀性。

有关更多低压脉冲布袋除尘器烟气隔板的设计,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。