脈沖袋式除塵器的內(nèi)部流場(chǎng)探討

彭肖　沈青

摘 要：作為一種高效的粉塵分離設(shè)備，脈沖袋式除塵器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。要想使除塵器的內(nèi)部流場(chǎng)均勻分布，就要提高其使用率。簡(jiǎn)要介紹了脈沖袋式除塵器的工作原理，分析了其內(nèi)部流場(chǎng)，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：脈沖袋式除塵器；內(nèi)部流場(chǎng)；分布特點(diǎn)；工作原理

中圖分類號(hào)：TU834.6+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.126

在脈沖袋式除塵器運(yùn)行的過(guò)程中，其除塵效率和濾袋壽命會(huì)受到設(shè)備內(nèi)部流場(chǎng)分布的影響。因此，有必要系統(tǒng)地分析脈沖袋式除塵器的內(nèi)部流場(chǎng)，改善設(shè)備的使用性能，完成其推廣和應(yīng)用。

1 工作原理

作為一種以壓縮空氣為清灰動(dòng)力的除塵器，它可以利用脈沖噴吹機(jī)構(gòu)瞬間釋放壓縮空氣，并進(jìn)行數(shù)倍二次空氣的誘導(dǎo)，使其以較高的速度進(jìn)入除塵器的濾袋中。在濾袋急劇膨脹的情況下，可以利用沖擊振動(dòng)和方向氣流清除濾袋中的灰塵。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，脈沖袋式除塵器是由濾袋、塵氣室、氣包、電控器、脈沖閥、凈氣室、噴吹管和氣動(dòng)閥等多個(gè)部件組成的。

在除塵器運(yùn)行的過(guò)程中，含塵氣體會(huì)由進(jìn)口進(jìn)入塵氣室，由濾袋進(jìn)入凈氣室。在這個(gè)過(guò)程中，粉塵會(huì)被留在濾袋外表面，凈氣則會(huì)通過(guò)出口排出。當(dāng)達(dá)到一定壓差數(shù)值后，電控器就會(huì)控制脈沖閥，使氣包中的高壓氣體通過(guò)噴吹管噴出。在高速氣流和誘導(dǎo)氣流都進(jìn)入濾袋的情況下，濾袋會(huì)迅速膨脹，同時(shí)，還會(huì)伴隨高壓氣流透過(guò)濾袋纖維的極微縫隙向外噴出。這時(shí)，濾袋會(huì)迅速收縮，使粉塵脫落。但是，在除塵的過(guò)程中，脈沖袋式除塵器的除塵工作主要發(fā)生在粉塵層，如果除塵器的內(nèi)部流場(chǎng)分布不均勻，就將導(dǎo)致各濾袋上的粉塵層厚度不同。粉塵厚度不同，其產(chǎn)生的阻力也不同，繼而導(dǎo)致流場(chǎng)分布不均勻。因此，如果除塵器的內(nèi)部流場(chǎng)無(wú)法均勻分布，脈沖袋式除塵器的除塵效率就會(huì)越來(lái)越低。

2 內(nèi)部流場(chǎng)分析

2.1 內(nèi)部流場(chǎng)分析模型

為了分析脈沖袋式除塵器的內(nèi)部流場(chǎng)，可以使用CFD技術(shù)、GAMBIT軟件和FLUENT軟件模擬除塵器內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值。通過(guò)分析相關(guān)模擬參數(shù)，不僅能了解除塵器的流場(chǎng)分布特點(diǎn)，還能研究出使流場(chǎng)均勻分布的方法。在建立模型時(shí)，可以將除塵器設(shè)置為下進(jìn)風(fēng)運(yùn)行模式，并且設(shè)置4排6列的濾袋。但是，其內(nèi)部流場(chǎng)應(yīng)為復(fù)雜三維、強(qiáng)旋、湍流流場(chǎng)，所以，可以選用湍流模型分析其流場(chǎng)分布情況。具體來(lái)講，就是選用RNG模型，采用SIMPLE算法和標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法。此外，還要假設(shè)除塵器內(nèi)部流體為常溫、常壓狀態(tài)的空氣，不能被壓縮，同時(shí)，還要假設(shè)流體經(jīng)常流動(dòng)，并且其運(yùn)動(dòng)參數(shù)與時(shí)間無(wú)關(guān)，假設(shè)流體流動(dòng)過(guò)程中溫度是相等。在計(jì)算過(guò)程中，需要假設(shè)氣流方向是垂直于進(jìn)口端面的，而且排氣口出口邊界的來(lái)流已經(jīng)得到了充分的發(fā)展。此外，濾袋要符合多孔介質(zhì)跳躍邊界條件，其出口則要符合內(nèi)部邊界條件。

2.2 內(nèi)部流場(chǎng)的模擬分析結(jié)果

2.2.1 流場(chǎng)特點(diǎn)分析

由模擬計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)高速氣流進(jìn)入灰斗后，除塵器內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)可以延續(xù)到灰斗后壁的明顯射流。同時(shí)，在濾袋內(nèi)外，空氣的速度梯度比較大，出現(xiàn)了局部渦流。此外，在排氣管與凈氣室的連接位置，還出現(xiàn)了高速氣流區(qū)域。分析這些流體存在的原因可以發(fā)現(xiàn)，除塵器內(nèi)部流場(chǎng)分布不均，以至于它不能很好地完成顆粒分離工作，繼而加快了局部區(qū)域?yàn)V袋的磨損速度，縮短了其使用壽命。當(dāng)氣流遇到灰斗后壁后，其中一部分氣流會(huì)沿著壁面向上運(yùn)動(dòng)，另一部分則會(huì)順著斜面向下運(yùn)動(dòng)。由于向上運(yùn)動(dòng)的氣流流速過(guò)大，所以，給濾袋帶來(lái)了劇烈的沖擊，導(dǎo)致濾袋破損；而向下運(yùn)動(dòng)的氣流則會(huì)形成一股回流，阻礙粉塵的收集和分離。這時(shí)，之前被過(guò)濾下的顆粒物就很容易被回流帶回到箱體中，增加濾袋的過(guò)濾負(fù)荷。在這種情況下，前端和后端的濾袋都容易破損，進(jìn)而降低除塵器分離效率。此外，氣體回流現(xiàn)象的出現(xiàn)使得除塵器內(nèi)部的氣流更加紊亂，繼而影響除塵器對(duì)粉塵的分離。

2.2.2 流場(chǎng)分布的均勻性分析

在分析除塵器內(nèi)部流場(chǎng)分布的均勻性時(shí)，要采用美國(guó)RMS標(biāo)準(zhǔn)，并在除塵室與灰斗連接處設(shè)置測(cè)點(diǎn)斷面，以確保測(cè)得的數(shù)據(jù)具有一定的代表性。通過(guò)相關(guān)分析可知，脈沖袋式除塵器內(nèi)部流場(chǎng)并沒(méi)有均勻分布。具體來(lái)講，由于除塵器的進(jìn)風(fēng)管斷面面積與灰斗斷面面積有較大的差別，所以，當(dāng)氣流從進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入灰斗時(shí)，就會(huì)發(fā)生劇烈的運(yùn)動(dòng)，繼而發(fā)生氣流紊亂的問(wèn)題。但是，這樣的流場(chǎng)分布會(huì)影響除塵器的分離性能，縮短濾袋的使用壽命。因此，為了解決這一問(wèn)題，需要降低除塵器進(jìn)口端面和灰斗斷面的動(dòng)-靜壓轉(zhuǎn)化強(qiáng)度，使除塵器內(nèi)部流場(chǎng)均勻分布。為了達(dá)到這一目的，需要在二者之間設(shè)置導(dǎo)流板等氣流均布裝置，以期在提高除塵器過(guò)濾性能的同時(shí)延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，脈沖袋式除塵器具有清灰效果好和凈化效率高的特點(diǎn)。使用這種除塵器，不僅能降低空氣污染度，改善人們工作、生活的環(huán)境，還能節(jié)約能源，值得被廣泛推廣。但是，在分析除塵器內(nèi)部流場(chǎng)分布時(shí)發(fā)現(xiàn)，要想保證除塵器的使用性能，還要增設(shè)氣流均布裝置保證其內(nèi)部流場(chǎng)分布的均勻度。因此，本文簡(jiǎn)要研究了脈沖袋式除塵器內(nèi)部流場(chǎng)分布問(wèn)題，以期為該類除塵器日后的應(yīng)用和推廣提供指導(dǎo)。

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〔編輯：白潔〕