电除尘器斜射流对粉尘颗粒沉降影响的数值模拟.pdf

《电除尘器斜射流对粉尘颗粒沉降影响的数值模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、220化工机械2015焦电除尘器斜射流对粉尘颗粒沉降影响的数值模拟李少华刈’2王铁营1宋阳1郭婷婷2(1．东北电力大学能源与动力工程学院；2．中国大唐集团科学技术研究院有限公司)摘要电除尘器是火电厂中主要的除尘装置，运用多孔介质模型模拟气流分布板，通过调整气流分布板的开孔率，形成较好的斜射流，采用双流体模型中的混合模型对斜射流流型下的PM2．5进行数值模拟，并对比了斜射流和均匀气流两种流型下PM2．5的体积分数，得出斜射流可以提高电除尘器对PM2．5的除尘效率。关键词电除尘器斜射流粉尘颗粒数值模拟中图分类号TQ051．8文献标识码A文章编

2、号0254—6094(2015)02-0220-05随着国家环保治理力度不断加大，对火电厂烟囱出口烟尘排放浓度的要求日益提高。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)将燃煤电厂粉尘排放的浓度降低到30mg／Nm3，远低于以前的200mg／Nm¨“。静电除尘器(ESP)在我国大中型火电厂的除尘方式中占主导地位，虽然ESP的除尘效率一般可达99％嵋。，但是其对PMl0(粒径小于lOl山m的颗粒)的除尘效率并不高，如PM2．5(粒径小于2．5斗m的颗粒)的除尘效率约为90．6％旧。。近年来对PM2．5的要求越发严格，迫使

3、人们对电厂现有的ESP进行改造，使其满足要求。影响ESP除尘效率的因素很多，其中含尘气体在ESP中的分布是一个重要影响因素。国内外一些设计经常以增加电场数量、扩大集尘面积来调整气流分布的不足，这使得一次投资和运行成本增加，而且许多旧ESP不允许增加电场和扩大设备。与此相比，对ESP进、出口加以改造调节气流分布可提高除尘效率。近年来国外一些科学家提出了斜射流技术(SkewedGasFlowTech．nology，SGFT)’4。，对电场入口处的流速采用上部高、下部低的方式，而出口与其相反，这样就形成了斜射流，有效地减少反流损失，提高除尘效率

4、。目前国内外对粉尘颗粒的水平运动研究较多，对其垂直方向上的运动研究还很少，SGFT技术就是与粉尘垂直运动相关的研究，斜射流对提高ESP除尘效率有重大意义，因此对SGFT的研究很有潜力。以色列电气公司(IEC)MD-A电站的4台350MW的燃煤发电机组ESP上采用斜射流技术，使ESP排放物降低量约为50％一60％，其中PMl0的颗粒通过率降低了46．3％，分析原因是由于二次扬尘逃逸的减少，从而证明SGFT是减少排放物的简便方法"1。胡满银等在ESP模拟试验台上，通过改变气流分布板的开孔率，测量气流分布，实验表明可以形成一定规律的斜气流¨o。

5、张霞等在均匀气流和斜气流状态下进行了粉尘沉降实验，实验表明斜气流可以明显改善粉尘在电除尘器中的沉降规律，有利于粉尘被收尘极捕集，提高除尘效率o“。笔者采用以Euler方法为基础的混合模型，运用商用Fluent软件对ESP内气固两相进行模拟，通过调节气流分布板的开孔率，形成斜射流，同时研究ESP本体结构对含尘气流的影响，为ESP的优化改造提供理论基础。。李少华，男，1957年4月生，教授。吉林省吉林市，132012。第42卷第2期化工机械2211物理模型和数值计算方法s1．1几何模型及网格划分笔者的模拟对象为一台300MW机组的ESP(图1

6、)，ESP中电场的几何尺寸为长17000mm，宽8000mm，高14500mm。进出口烟道截面为4800mmX3600mm，进出口与电场采用喇叭形的封头对接，在进口处放3块气流分布板，电场出口图1ESP几何模型处放1块气流分布板。气流分布板位置的确定方1一EsP入口；2一入口第一块气流分布板；法如下：3——入口第二块气流分布板；4——人口第三块气流分布板；￡=0．2D，(1)5——出口气流分布板；6——EsP出口日，20·8D，(2)932000个。式中D，——进气烟道口的水力直径；1．2数学模型D，——电场断面上的水力直径；1．2．1控

7、制方程日，——进气烟道出El到达第一块气流分混合模型的连续性方程为：布板的距离；。一L——相邻两层气流分布板的距离。啬‘pm’+V‘‘pm”m’=o‘3’笔者用Solidworks2012对计算区域进行建一圭a。p矗。模，建模过程中，对模型进行简化，没有考虑除尘式中V‘m——质量平均速度，玉。=生l_一；器灰斗及振打装置等。并用GAMBIT对其进行网a。——第尼相的体积分数；格划分，采用了结构化／非结构化混合网格技术。。进出口烟道、壳体和喇叭中采用六面体网格，气流pm——混合密度，Pm。毒，atpt。分布板区域的网格进行局部加密，网格数量

8、为混合模型的动量方程为：导(p一。)+v．(p一■。)=XTp+v·【p。(蟊。+蟊。’)】+Ping+／-+v～．童a。矗。j机；)a‘女；1式中】}'——体积力；n——相数；弓扛。——第二