袋式除尘器除尘空间气流组织与浓度场的研究

近几年煤炭消耗量呈逐年增加趋势，在将来一段时间内我国以煤炭为主要能源结构形式仍不会改变。煤燃烧过程中产生大量的烟尘需要处理，同时随着环境保护法的日趋严格，对除尘技术的要求也越来越高。现新建或改建的燃煤锅炉烟尘允许排放浓度降到30~50mg/Nm3以下。同时随着设备装机容量的变大，袋式除尘器处理的烟气量也越来越大，促使其逐步向大型化转变。然而大型袋式除尘器对系统的稳定性和使用寿命提出高的要求，而进气方式和除尘空间的浓度分布是影响袋式除尘器性能的重要因素。

较细的颗粒物基本悬浮在袋口下0.5m~2.5m(滤袋长度8.3%~41.7%)的除尘空间中，而较粗的颗粒物沉积到滤袋的中下部被过滤；袋间距越小，其过滤浓度越大，相应的过滤速度也比较大；随着上升速度的增大，粒子悬浮的空间离袋口越近，其平均浓度也相应的越低(重新被过滤的颗粒物也越多)。同时可以应用该模型通过改变其边界条件和初始条件对不同进风形式的除尘器除尘空间的浓度场进行分析。

针对某处理风量462万m3/h电除尘器改造成布袋除尘器工程，设计出三种不同进风方式的除尘器，并分别对端进风(传统形式)、侧下进风、侧进风方式袋式除尘器进行了数值模拟，通过对其流场的对比分析。结果表明：侧下进风方式的各个箱体处流量较均匀，其次是侧进风，较后是端进风方式。端进风方式的迎面风速比较大，达到3.0~6.0m/s，且袋底部位速度超8.0m/s，侧下进风方式和侧进风方式的迎面风速都在3.0m/s以下。通过对三种进风方式的流线图、灰斗涡流速度的分析可以看出，侧下进风灰斗处的涡流速度较大，其次是侧进风和端进风，但端进风方式在第 一个灰斗处产生很大的涡流。分析除尘空间不同位置的上升速度，侧进风和端进风方式的上升速度两端小中间大的趋势，而侧下进风方式较大速度出现在袋底，依次向上逐渐减少。

袋式除尘器气流组织主要作用是为了保护滤袋，同时减少除尘器的结构阻力。滤袋是袋式除尘器的核心配件之一，也是袋式除尘器除尘执行部分，滤袋的使用状况的好坏直接决定了除尘器性能的好坏，而影响滤袋的寿命主要因素包括滤袋本身的物理性能、喷吹作用、滤袋的迎面风速、过滤速度、过滤浓度还有其他一些物理化学作用等。合理的气流组织可以起到保护滤袋的作用，延长滤袋的使用寿命。而除尘器的结构阻力与除尘器的进风方式，除尘箱体滤袋的排列方式和袋间距、过滤浓度等因素有关。因而研究袋式除尘器气流组织和浓度分布具有现实的意义。现分别从袋式除尘器的进风方式、进风速度、除尘箱体滤袋的排列方式和袋间距气流组织研究现状。

目前袋式除尘器设计的进风方式主要有三种，包括灰斗进风、中箱体进风、侧进风，而中箱体进风方式中又包括中箱体下进风、中进风、上进风，以及几种形式的组合如端进风，同时侧进风又包括侧下进风和侧进风。从应用角度来说，不同的除尘系统应按其不同特点选择适合的除尘设备进风结构型式。

袋式除尘器的入口的进风速度直接影响到除尘器箱体的迎面风速和过滤速度，以及流量分配的均匀性。一般为防止颗粒物在管道沉积，除尘器入口前的管道风速都超过10m/s以上。风速过大不仅会冲刷前排的滤袋，而且将会形成射流，含尘气流直接进入除尘器后部分，致使除尘器后排滤袋是过滤风量是前排滤袋的数倍之多。通过对某大型袋式除尘器内部冷态实测，发现滤袋风量较大和较小者相差可达10倍以上。贵阳铝镁设计研究院吕维宁、邓翔通过建立大小两个试验系统的半工业性除尘器空间内部流场测试分析得出，气流经过滤袋迎风面的速度过高使粉尘无法沉积，造成一部分颗粒物由于局部气流的冲击，直接穿透滤袋进入除尘器净气室是导致除尘器过滤效率下降的主要原因。

另一方面如果进风速度过小，气流就会形成短路，直接通过前排滤袋进入上箱体排出。可见研究进风速度对除尘器的影响，对除尘器均匀配气，以及优化袋式除尘器结构设计有比较重要的意义。