袋除尘器内部流场研究

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1、袋除尘器内部流场的研究时间：2010年5月8日字体：大中小吕维宁邓翔（中铝国际贵阳铝镁设计研究院）摘要本文简略的介绍了袋除尘器的除尘效率的发展情况，详细介绍了袋除尘器内部流场试验研究过程中发现的问题，并对半工业性试验除尘器内部同一水平面速度场作了测定。根据测试的数据和现场观察到的现象以及除尘器滤袋上的粉尘分布情况，通过计算机模拟试验综合分析，确定以在除尘器灰斗内加隔板的形式，控制除尘器内气固两相流的流动，改善除尘器内部流场，而且使除尘器内滤袋上的粉尘分布也更加均匀，试验系统除尘器出口干管内的排尘浓度已经控制在5mg/Nm3以下。关键词流场

2、气固两相流冲刷回流粉尘净化效率1前言袋除尘器在高效收尘系统中是必不可少的收尘设备，同时又是高效率的干法净化系统中的主要设备。先前的除尘或净化系统的除尘效率一般达到99%～99.5%就是比较高效的设备，最近几年代表国际先进水平的除尘器净化效率远远高于这个数值，从最近了解到的数据来看，Alstom的电解烟气净化系统除尘器的入口浓度达到1kg/m3以上，而出口浓度在5mg/m3以下，净化效率在99.9995%以上；从我们最新的研究结果来看，入口粉尘浓度为150g/m3,出口浓度在5mg/m3以下，净化效率在99.9967%以上。以上数据说明袋除

3、尘器的除尘效率已经不能用传统的百分效率来考核，考核袋除尘器的除尘效率或者净化效率的指标已经变成了mg/Nm3，入口浓度对新技术而言已经不再是影响排放浓度的因素。设备的设计制造水平、除尘器内部流场控制才是真正影响设备效率的因素。对除尘器内部流场进行研究，改善除尘器内部气固两相流流场的分布，改善除尘器滤袋上的粉尘分布，从而提高除尘设备的效率和延长设备、滤袋的使用寿命，是我们对袋除尘器进行研究的目的。一些高校已经开始着手对除尘器研究，并发现现有除尘器内部流场分布很不均匀，除尘器中箱体内气相速度差最大可以达到10倍以上，这样的流场分布不但不利于除

4、尘或净化，而且会由于负荷分布不均、局部过高速度冲刷和磨损等原因严重影响除尘器的使用寿命。笔者通过对试验系统除尘器内部流场的测试和观察发现，由于除尘器本体结构的原因，除尘器内部流场分布存在极大的差异，这种差异是导致除尘器干法净化效率和除尘效率无法提高的重要原因。2现有除尘器内部流场的分布情况在进行除尘器研究过程中，笔者先后共建立了两个试验系统：实验室试验系统——小试试验系统和半工业化试验系统——中试试验系统。小试试验系统的除尘器广泛应用于各工业工程的收尘系统中，除尘器型号为SD－42型，进风口设在灰斗中上部（见图2），进风口气流动压波动范围

5、：150～200Pa，含尘气流进入除尘器灰斗以后，直接冲到对侧的灰斗壁板上，然后向两侧和上方散流，在两侧形成高速斜向气流，气流在高速水平运动的同时以较低的速度上升。除尘器内实际气流速率远远高于除尘器的理论计算上升气流速度值，除尘器内的气流运动状况与大多数设计者的理想上升状态是不相符的。中试试验系统的除尘器是根据工程实际应用按1：1的比例制造的，试验设备按照铝电解烟气净化圆形袋式除尘器的单箱体结构尺寸进行设计，单箱体过滤面积1017m2，该除尘器广泛应用于国内的铝电解烟气净化系统，具有很强的代表性和工程实际应用意义。该设备进风口设在除尘器中

6、箱体的侧面，中箱体内设有进风通道，气固两相流通过进风通道进入除尘器灰斗（见图1）。试验过程中发现气固两相流进入到除尘器的灰斗以后，直接冲到进风侧的对面，由于灰斗呈锥状结构，气流集中到进风侧对面的中部，形成强劲的高速上升气流，对除尘器内形成很大的局部冲刷作用。气流在进风通道对侧上升后，在整个箱体中形成一个很大的回流区域，到进风通道侧，中箱体内袋间气流已经变成向下流动的气流。与小型袋除尘器（小试系统除尘器）相比，由于气流规模和运动空间更大，大型袋除尘器内的流场相对稳定有序，流场分布不均的情况也更加明显。      图1除尘器内流场示意图   

7、          图2小试试验除尘器进风位置1－进风口，2－进风通道，3－灰斗，4－中箱体，5－滤袋，6－上箱体，7－气固两相流的迹线和方向3现有除尘器内部流场的测试结果为了较为准确的确定现有除尘器内的流场分布情况，笔者对除尘器滤袋下部中箱体内同一水平面进行了风速测试，测试设备采用风速仪（量程：0～20m/s），测点分布如下图（见图3）：                                    图3除尘器内测点分布图上图中风道即为进风通道，进风通道内的风速分布比较均匀，进风通道对侧（C面）测得的风速分布如下（见图4）：图4

8、进风通道对侧气流速度分布图                             ①－第一排测点风速，②－第二排测点分速由于测试条件限制，风速仪测到的测试结果只能反映气流速度的大小，不能反映