袋除尘器CFD模拟

来自锅炉的进气烟道相对于双列除尘器偏置，可能造成两列除尘器分风不均匀及两列除尘器的进口气流速度分布不一致的情况。单列为4个灰斗，其中一个灰斗对应2个袋室，共计8个袋室，进气方式为灰斗上进风，且进气支烟道存在90度弯头，可能导致袋室内局部区域出现高速气流磨蚀滤袋，造成滤袋破损。现对袋除尘器（含进出口管道）进行CFD模拟，分析其流场的各项参数，若有不合要求处则进行局部处理（局部结构改变或添加导流），确保袋除尘器稳定高效运行。

一、计算模型及边界条件

根据除尘器图纸以1：1建立三维模型，包含进出口烟道、除尘器本体（含实体滤袋、花板和提升阀等内部件）：

图1 三维模型

计算参数如下，总烟气量为330000Nm3/h，折算到160℃工况烟气量为523400m3/h。进口边界条件为速度进口，进口速度为12.22m/s。出口边界条件为压力出口，压力值为0Pa。湍流模型采用标准k-ε模型，壁面函数为标准壁面函数，固壁面设置为无滑移壁面，滤袋设定为多孔介质边界。

二、模拟结果及分析

2.1 原始状态

图3 速度流线图

根据袋除尘器整体速度流线图所示，烟气在进口支烟道内分布不均匀，偏向烟道一侧，再加上进口支烟道处90°弯头，导致进入袋除尘器的烟气偏向除尘器的外侧袋室。

图4 滤袋外表面速度云图

图5 滤袋底面间隙速度云图

根据以上速度云图可以看出，由于袋除尘器进气烟道内烟气分布不均匀，单列除尘器左右两室的滤袋底部速度分布存在较大差异，滤袋底部间隙的最大速度为4.4m/s，最小仅0.44m/s，滤袋外表面的最大风速为3.46m/s。

图6 袋室编号及监测面示意

图7 各个袋室流量

由以上数据可知，左右两列袋除尘器分风均匀，各个袋室流量与平均流量的偏差，最大偏差为4.3%，小于10%。

图8 进出口压力

除尘器本体（含滤袋）的阻力（in1a到iiaaa）约为577Pa。

2.2添加导流

图9 速度流线图

根据袋除尘器整体速度流线图所示，烟气在进口管道内均匀且平顺，进入袋除尘器各个室的烟气量也基本均匀，进入袋室后烟气在导流板的作用下向四周均匀扩散，袋室内部烟气流场较好。

图8 滤袋外表面速度云图

图9 滤袋底面间隙速度云图

根据以上云图可以看出，在导流板的作用下，烟气在袋除尘器进气烟道内扩散均匀，滤袋底部间隙的最大速度为4.24m/s，滤袋与箱体间最大风速约为2m/s，滤袋外表面的最大风速为3.43m/s，满足袋室风速要求。

图10 袋室立面速度云图

从上述袋室立面速度云图可以看出，滤袋袋间的上升CAN速度基本在1m/s以内，符合袋除尘器设计及运行要求。

图13 各个袋室流量

由以上数据可知，左右两列袋除尘器分风均匀，各个袋室流量与平均流量的偏差，最大为1.1%，小于10%，满足袋室分风偏差要求。

图14 进出口压力

除尘器本体（含滤袋）的阻力（in1到in2）约为581Pa，相对于添加导流前进气管道阻力下降了约40Pa，满足合同要求。

四、结论

综上所述，在除尘器袋室侧板进风的方式下，添加合适导流板后：

1. 该除尘器的滤袋外表面最大风速为3.43m/s，滤袋底部间隙最大风速约为2m/s，滤袋与箱体间最大风速约为3.4m/s；

2. 左右两列除尘器分风平均偏差为0.1%，小于5%；各袋室流量与平均流量最大偏差为1.1%，小于10%；

3. 袋室内上升CAN速度基本小于1m/s；

4. 除尘器本体（含滤袋）阻力为581Pa。

以上数据均满足袋除尘器流场参数的要求。