濾筒除塵器廠(chǎng)詳細概述

濾筒除塵器是種治理(lǐ)工(gōng)業粉塵的穩定的除塵設備，由于其除塵效率更高、占地面積小、檢修方便，鋼耗量少的優點，逐漸成爲多數企業除塵設備。

據相(xiàng)關資料介紹，影(yǐng)響除塵器除塵效率關鍵因素是過濾風(fēng)速和除塵室内的内部流場分(fēn)布，過濾風(fēng)速可(kě)以根據顆粒物性、粉塵濃度等因素來(lái)調節。

内對濾筒除塵器内部流場特征的研究相(xiàng)對較少，傳統的物理(lǐ)實驗受現有測量技術(shù)的限制，無法獲得(de)除塵器内部詳細的流場分(fēn)布，從(cóng)而無法合理(lǐ)的預估實際生(shēng)産中存在的問(wèn)題，而且物理(lǐ)實驗造成的能源浪費也較爲嚴重，除塵器内部流場的分(fēn)析屬于非線性流動問(wèn)題，理(lǐ)論分(fēn)析過于複雜，存在較多的人(rén)爲因素。

近年(nián)來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發展增加了計(jì)算機(jī)數值模拟的可(kě)行性，可(kě)容易的實現複雜流動的模拟求解。

本文将對濾筒除塵器的不同進出口夾角對氣流流場的影(yǐng)響進行模拟研究，尋求不同進出口夾角對氣流分(fēn)布均勻性的影(yǐng)響規律。

1、除塵器概述

濾筒除塵器是在布袋除塵器的基礎上，将濾袋升爲濾筒，以期實現提高過濾效率及增加過濾風(fēng)量的新代除塵産品；與布袋除塵器相(xiàng)比，不僅在過濾風(fēng)量和過濾效率方面得(de)到了巨大(dà)的提高，同時濾筒除塵器具有低壓運行、低阻損等顯著優點。

因此濾筒除塵器可(kě)以做到結構緊湊，大(dà)大(dà)減少占地面積，降低初期投資及運行維護成本。

1.1 濾筒除塵器工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)

濾筒除塵器的過濾方式爲表層過濾，含塵氣體(tǐ)由進風(fēng)口進入除塵器後，由于空間的擴大(dà)及導流闆的氣流分(fēn)布作(zuò)用，氣流流速變緩，含塵氣流中顆粒粗大(dà)的粉塵在重力和慣性力作(zuò)用下落入灰鬥；而微細粉塵随氣流進入除塵室，由于布朗效應以及濾筒的篩分(fēn)作(zuò)用，終使粉塵沉積在濾料表面上，當濾筒兩側壓差達到設定值後脈沖清灰裝置動作(zuò)進行清灰，使粉塵落入灰鬥；淨化後的氣體(tǐ)進入淨氣室由排氣管彙集到出氣口經風(fēng)機(jī)排出，落入灰鬥的粉塵經卸灰閥排出除塵器。

1.2 進出口位置對氣流的影(yǐng)響

據相(xiàng)關資料介紹，影(yǐng)響除塵器除塵效率關鍵因素是粉塵性質、濾筒材質、過濾風(fēng)速和除塵室的氣流上升速度等因素有關。其次，還(hái)與清灰方法及清灰能力有關。

對于粉塵性質、濾筒特性、和風(fēng)速的研究較多，而對氣流的上升的研究較少。含沉氣流的上升速度及流場主要受進風(fēng)口位置和出風(fēng)口位置影(yǐng)響大(dà)。

根據有關資料對側下進風(fēng)、下進風(fēng)、側中進風(fēng)、側上進風(fēng)等不同進風(fēng)方式的分(fēn)析，得(de)出側中進風(fēng)方式是進風(fēng)方式。氣流在灰鬥和塵氣室内沒有形成渦流，流場較爲均勻。

因此，在下文的模拟中采用側中進風(fēng)的進氣方式。本文爲探索不同出口方式對濾筒除塵器氣流分(fēn)布均勻性的影(yǐng)響，采用進出口夾角爲0°、90°和180°3種出口形式進行模拟分(fēn)析。

1.3 滲透率

滲透率K是描述多孔介質性質的個關鍵參數，表征在外加壓力梯度的作(zuò)用下種流體(tǐ)通過多孔介質的容易程度。

本例中含塵氣流在除塵器内部的流動可(kě)看(kàn)作(zuò)恒定不可(kě)壓縮流動，濾筒可(kě)看(kàn)作(zuò)有限厚度的薄膜，通過它的壓力變化定義爲達西定律和附加内部損失項的結合：

1.4 濾筒流量分(fēn)配系數

濾筒的流量分(fēn)配系數是指每個濾筒實際處理(lǐ)氣體(tǐ)流量與平均處理(lǐ)氣體(tǐ)流量的比值，該參數可(kě)有效反應單個濾筒的實際過濾情況，記作(zuò)Kqi，其公式表示爲：

 該系數越小，說(shuō)明流量分(fēn)布越均勻，對濾筒除塵器整體(tǐ)設計(jì)越好。

2、建模

濾筒除塵器内部結構較爲複雜，若不對其進行簡化處理(lǐ)，那麽除塵器流場的分(fēn)析将會非常複雜，以至于計(jì)算機(jī)無法完成計(jì)算，因此，需要對除塵器的内部結構做适當簡化，假設如(rú)下：

（1）濾筒除塵器主要處理(lǐ)粉塵對象爲炭黑(hēi)等輕質幹燥粉塵，因此，可(kě)将輕質粉塵和氣體(tǐ)的混合物看(kàn)作(zuò)是種均勻介質，在進行數值模拟時，将該氣固兩相(xiàng)流近似簡化成具有平均流體(tǐ)特性的單相(xiàng)流處理(lǐ)。

（2）濾筒除塵器在實際運行過程中，濾筒表面的粉塵量是不斷變化的，而在此不進行動态分(fēn)析，僅做些靜(jìng)态模拟，即在粉塵層厚度定的情況下做壓強、速度及流量分(fēn)配等的分(fēn)析。

（3）濾筒結構較爲複雜，褶數較多，對于數值分(fēn)析的建模及計(jì)算不利，因此，将濾筒除塵器簡化爲圓柱狀，其他(tā)相(xiàng)關設置參數做進步相(xiàng)似更改。

根據模型簡化的規則，去(qù)除脈沖噴吹部分(fēn)、連接部分(fēn)以及清灰部分(fēn)等，在SOLIDWORKS中創建的三維模型。

根據某公司的除塵器模型，除塵器的進口尺寸爲500mm×500mm，出口尺寸爲200mm×1000mm，3種建模出口方位與進口方位的夾角分(fēn)别0°、90°爲和180°。

将SOLIDWORKS中創建的三維模型導入Gambit進行有限元網格劃分(fēn)，在Gambit中采用非結構化網格劃分(fēn)技術(shù)進行網格劃分(fēn)。

網格劃分(fēn)完成後導入SOLIDWORKS軟件(jiàn)中，依次點擊Mech→Polydedra→Convert Domain，經過短(duǎn)暫的時間轉化後，将四面體(tǐ)非結構化網格轉化爲多面體(tǐ)網格，提高計(jì)算效率。

除塵器規格爲濾筒個數6排8列，共48個，濾筒規格爲150mm×1500mm，過濾總風(fēng)量爲6900m3/h，即濾筒過濾風(fēng)速約爲0.8mm/min，本模拟中濾筒采用的是非覆膜式，采用的濾筒滲透率α爲1×10-5m2。

爲更好的分(fēn)析濾筒間氣流分(fēn)布情況，方便下文叙述，現對濾筒進行編号，靠近進氣口的爲列，示意圖見(jiàn)圖2。

 3、模拟結果分(fēn)析

綜合3種出口位置模型模拟數據，繪制3種出口位置下的綜合流量分(fēn)配系數如(rú)下圖3所示。綜合流量分(fēn)配系數反映了3種出口位置的除塵器的流量分(fēn)配情況。從(cóng)圖3可(kě)以看(kàn)出，進出口夾角爲90°和夾角爲180°的除塵器模型的流量分(fēn)配均勻性均較好，而進出口夾角爲0°的除塵器模型氣流分(fēn)配均勻性較差。

将3種出口形式的濾筒總過濾風(fēng)量進行統計(jì)，進出口夾角爲0°的除塵器的過濾風(fēng)量的質量流量爲2.349 kg/s1進出口夾角爲90°的除塵器爲2.350 kg/s1進出口夾角爲180°的除塵器爲2.346 kg/s，3種出口形式的濾筒總過濾風(fēng)量差值大(dà)爲0.004 kg/s，小于總過濾風(fēng)量的1%，因此，可(kě)以将3種出口形式下的氣流分(fēn)布進行對比。

 對3種出口形式的濾筒除塵器不同排和不同列濾筒過濾風(fēng)量進行統計(jì)(1~8号濾筒爲1排，9~18号濾筒爲2排，以此類推，直到41~48号濾筒爲六排。1、9、17、25、33和41号濾筒爲1列，2、10、18、26、34和42号濾筒爲2列，以此類推，直到8、16、24、32、40和48号濾筒爲8列，繪制表格見(jiàn)表1和表2。

 根據上述表格，繪制不同排濾筒過濾風(fēng)量圖及不同列濾筒過濾風(fēng)量圖。

不同排和不同列濾筒過濾風(fēng)量圖顯示了整個除塵器的過濾情況，從(cóng)以上分(fēn)析數據可(kě)以看(kàn)出，不論何種出口位置，整個除塵器中心部分(fēn)的濾筒過濾風(fēng)量均有所降低，即靠近除塵器側壁的除塵器的過濾風(fēng)量較高。

再來(lái)觀察不同排濾筒過濾風(fēng)量統計(jì)圖，重點分(fēn)析6排濾筒的過濾風(fēng)量，從(cóng)圖中可(kě)以明顯看(kàn)出，進出口夾角爲90°的濾筒除塵器的6排濾筒過濾風(fēng)量

 再來(lái)觀察不同列濾筒過濾風(fēng)量統計(jì)圖，重點分(fēn)析1列和8列濾筒的過濾風(fēng)量，進出口夾角爲0°的除塵器的1列濾筒過濾風(fēng)量進出口夾角爲180°的除塵器的8列濾筒過濾風(fēng)量明顯高于進出口夾角爲0°的除塵器，略高于進出口夾角爲90°的除塵器。

綜合模拟結果可(kě)以得(de)出結論，進出口夾角爲180°時氣流分(fēn)布均勻。

流場在相(xiàng)同的總過濾風(fēng)量下，出口位置會導緻與之鄰近的濾筒的過濾風(fēng)量的提高，進出口夾角爲180°時氣流分(fēn)布均勻。

4、結論

爲探索不同進出口夾角對濾筒除塵器氣流分(fēn)布均勻性的影(yǐng)響，采用進出口夾角爲0°、90°和180°3種出口形式進行模拟分(fēn)析，分(fēn)别從(cóng)不同排和不同列的濾筒過濾風(fēng)量和綜合流量分(fēn)配系數的角度對比得(de)出：出口位置會緻與之鄰近的濾筒的過濾風(fēng)量的提高。

綜合考慮濾筒流量分(fēn)配系數和各濾筒過濾風(fēng)量，在設計(jì)濾筒除塵器時，應盡量選用進出口夾角爲180°即進風(fēng)口位置相(xiàng)對的氣流分(fēn)布方式。