工业布袋除尘器数值模拟CFD研究.pdf

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1、2009.10中国昆明2009年清洁高效燃煤发电技术协作网年会1FD207工业布袋除尘器数值模拟CFD研究高原，闵健中国大唐集团科技工程有限公司科技研发中心北京市海淀区紫竹院路120号，100097EnglishTitleGAOYuan,MINJian(ChinaDatangTechnologies&EngineeringCorporationLimited,Beijing100097,China)Abstract:Thepapermakessimulationanalysisontheairdistributionoffl

2、owfieldofbag-filterbyapplyingthecomputationalfluiddynamicssoftwareCFDin2Dand3Dconditions.Thestructuresofbaffle-plateanddeflectorwerecompared,whichofferedareferenceforoptimizingdesignofbagfilter.Keywords:bagfilter;flowoptimizaion;baffle-plate;deflector;numericalsimu

3、lation摘要：本文通过采用流体力学CFD软件对袋式除尘器进行了二维和三维的空间气流分布的数值模拟分析，对各种不同挡板、导流板布置进行了对比，为布袋除尘器的优化设计提供了依据。关键词：布袋除尘器；流场优化；挡板；导流板；数值模拟的应用于热能动力、航空航天、化工等诸多领域。1.引言利用CFD技术对辽源布袋除尘器的设计工程2*330大烟气量长袋低压脉冲袋式除尘器系统（简称：布袋MW实际运行条件下的布袋除尘器进行数值模拟，并和实除尘），是近年来发展起来的一种高效除尘环保装置，具有际工程对比校核，为除尘器的设计、运行和改进提供理论

4、除尘效率高，运行稳定，造价较低，管理简单，维修方便依据。等优点。其主要用于烟尘排放高的燃煤电厂除尘和高压静1.1数学模型电除尘器改造项目；燃用低硫煤，烟气粉尘比电阻高的燃模型网格采用分块式处理，2D模拟中，全部采用四边煤电厂烟气除尘；干法、半干法烟气脱硫系统的烟气除尘，形结构网格构建，约6万个。3D模拟中，全部由结构化六循环硫化床锅炉的烟气除尘；以及冶金、化工、水泥、垃面体网格构建，总计算网格数量约为320万。因为燃煤烟圾焚烧、烟气净化等。气中固体体积分率很小，而且燃煤颗粒直径较小，跟随性布袋的过滤面积是设计的关键问题，在常

5、规的设计中，好，对气相流动影响很小，故而用单一气相模拟烟气流动布袋的面积是基于烟气在流场中均匀分布来进行的。而实状态，可基本反映了真实流动情况。假设流体作定常流动，际布袋除尘器内部流场是复杂的三维流场，气流分布并不且整个流动过程为等温过程，烟气为不可压缩流体。均匀，造成箱体内某个区域的布袋更容易破损，气流流动布袋除尘器中，烟气在烟道内速度一般为15m/s，在阻力降低，导致滤袋更大区域的破损。由于工业布袋除尘布袋除尘室内流速一般控制低于2.5m/s。烟气温度在130℃器系统的复杂结构，很难从实验角度获取更详细的内部流左右，烟气

6、在烟道内和布袋除尘器室内均为湍流流动（Re>场信息。计算流体力学（CFD）是20世纪60年代伴随计4000），而且50%负荷情况下，流动也为湍流流动，对流场算机技术迅速崛起的学科，这门学科已经相当成熟，广泛影响不大，故而在模拟研究中，仅对100%负荷进行研究。October20092009CollaborationNetworkAnnualMeetingofCleanandKunming,ChinaEfficientCoal-firedPowerGenerationTechnology2009.10中国昆明2009年清洁高效

7、燃煤发电技术协作网年会2模拟中，湍流模型选取标准k-ε模型。B模拟区域示意图布袋除尘器模拟中，最重要的是布袋边界的设置。布图3-1:烟道入口导流板设计示意图袋设置为多孔跳跃边界。多孔跳跃条件用于模拟已知速度图3-2给出了设计方案一共4种，其中3号和4号方或者压降特征的薄膜，适应于布袋这种薄膜状多孔介质。案入口烟气速度设定各有两种方式，一种是垂直下吹（3-1，多孔跳跃边界条件在本质上是单元区域的多孔介质模4-1），一种是沿烟道方向吹入（3-2，4-2）。型的一维简化，具有很好的鲁棒性（Robust）和收敛性（Convergen

8、ce）。薄膜介质是具有有限厚度的，通过它的压力编号定义为Darcy定律和附加内部损失项的结合：μ12Δp=−[u+Cρu]Δm2K2μ其中，为流体粘度；C2为压力跳跃系数；u是垂直于介质表面的速度分量；Δm为薄膜厚度。1.22D模型-导流板设计首先利用2D模型模拟设计烟道入口导流板的几种布