脉冲喷吹袋式除尘器清灰特性研究

摘要

近年来，随着重工业、化工、建筑、交通运输及能源行业等的快速发展，产生的各类悬浮性粉尘日益威胁着人们的生命及生产安全。随着粉尘排放标准的严格化，除尘设备应用技术的要求也在提高。脉冲喷吹袋式除尘器因具有性能稳定可靠、操作简单、除尘效率高、可处理高浓度含烟尘气体等优点，被大量应用于水泥、建材、冶金、电力、食品、机械、化工等行业污染物的治理。滤筒除尘器作为一种特殊的袋式除尘器，只需要将滤筒代替滤袋作为基本过滤元件进行多孔滤料的清灰除尘即可。但是由于目前清灰的不均匀导致滤筒／滤袋上部粉尘层不能清除、清灰失效，增大了滤筒／滤袋清灰阻力：滤筒／滤袋下部清灰强度过大，滤筒／滤袋短时间内被破坏，缩短了其使用寿命。 本文主要通过数值模拟与自制脉冲喷吹实验的方法，在传统脉冲喷吹清灰系统的基础上，设计能起诱导分流作用的散射器，通过改变流场结构，研究脉冲喷吹滤筒除尘器的清灰特性，探究脉冲喷吹清灰机理，分析内部清灰流场状况以及喷吹孔径、喷吹压力、喷吹距离、散射器结构、散射器安装高度和滤筒测点距离对滤筒侧壁压力峰值的影响， 以解决清灰难的问题。 采用CFD数值模拟软件，建立二维稳态／非稳态脉冲清灰数值模型，导入自编程序UDF.对脉冲清灰除尘器采用散射器（不同尺寸大小、角度、散射器顶部距喷吹孔的距离、是否开孔等）、无散射器的内部流场进行模拟分析，结果表明：相较传统脉冲喷吹清灰，增加诱导结构上开口散射器，能降低滤筒下部侧壁压力并增大滤筒上部侧壁压力，既改善了滤筒上部因负压造成清灰不利的现象，又避免了主导气流直接冲击滤筒底部而缩短滤筒长期使用寿命。但是随着散射器开口的增大，气流诱导量增大，滤筒侧壁压力分布反而由均匀趋向不均匀化。脉冲喷吹清灰过程中，气流对滤筒的第一次冲击很关键，且滤筒侧壁最大压力峰值能使清灰更彻底。采用不同清灰诱导结构，除尘器内部的清灰过程也不同。 在单因素清灰实验中，主要研究了上部开口散射器与侧壁开孔散射器，两种散射器诱导分流作用不同，但都能起到改善滤筒清灰效果的作用。在正交试验过程中，主要对影响滤筒侧壁压力峰值的影响因子滤筒测点距离、脉冲喷吹压力、喷吹管喷吹孔径、喷吹距离、上开口散射器锥角进行了综合计算分析，结果表明：脉冲喷吹过程各因素对滤筒侧壁压力峰值影响程度依次为：滤筒测点距离、脉冲喷吹压力、上开口散射器锥角、喷吹管喷吹孔径、喷吹距离。本实验最优脉冲清灰组合为滤筒中部测点、喷吹压力0.6 MPa、上开口散射器锥角64°、喷吹孔径φ22 mm、喷吹距离180 mm。

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1 绪论

1.1.1 研究背景

1.1.2研究意义

1.2.1 国内外清灰机理的研究

1.2.2 国内外清灰因素的研究

1.2.3 脉冲清灰存在的问题

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.3.3 创新点

2 数值稳态模拟

2.1数值模拟软件

2.2模型

2.2.1 数学模型

2.2.2 几何模型和网格划分

2.2.3 模型的边界条件和初始条件

2.3.1 清灰流场分布

2.3.2流场分布均匀性

2.3.3滤筒侧壁压力分布

2.4本章小结

3 数值非稳态模拟

3.1模型

3.1.1 几何模型和网格划分

3.1.2 计算方法和边界条件

3.2.1 清灰流场分布

3.2.2滤筒侧壁压力分布

3.2.4 脉冲动态过程

3.3本章小结

4 单因素清灰实验

4.1.1 实验台

4.1.2 供气系统

4.1.3 清灰装置

4.1.4 数据采集系统

4.2实验原理及方法

4.3实验结果及分析

4.3.1有无散射器对脉冲清灰效果的影响

4.3.2散射器结构对脉冲清灰效果的影响

4.3.3 喷吹孔径对脉冲清灰效果的影响

4.3.4喷吹压力对脉冲清灰效果的影响

4.3.5喷吹距离对脉冲清灰效果的影响

4.3.6安装高度对脉冲清灰效果的影响

4.4本章小结

5 正交动态实验

5.1试验背景

5.2试验方案

5.2.1清灰实验的因素和水平

5.2.2表头设计

5.2.3编制试验方案

5.3.1试验计算

5.3.2 显著性分析

5.3.3 最优组合

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2本文展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果