脉冲喷吹袋式除尘器清灰特性研究

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近年来,随着重工业、化工、建筑、交通运输及能源行业等的快速发展,产生的各类悬浮性粉尘日益威胁着人们的生命及生产安全。随着粉尘排放标准的严格化,除尘设备应用技术的要求也在提高。脉冲喷吹袋式除尘器因具有性能稳定可靠、操作简单、除尘效率高、可处理高浓度含烟尘气体等优点,被大量应用于水泥、建材、冶金、电力、食品、机械、化工等行业污染物的治理。滤筒除尘器作为一种特殊的袋式除尘器,只需要将滤筒代替滤袋作为基本过滤元件进行多孔滤料的清灰除尘即可。但是由于目前清灰的不均匀导致滤筒/滤袋上部粉尘层不能清除、清灰失效,增大了滤筒/滤袋清灰阻力;滤筒/滤袋下部清灰强度过大,滤筒/滤袋短时间内被破坏,缩短了其使用寿命。本文主要通过数值模拟与自制脉冲喷吹实验的方法,在传统脉冲喷吹清灰系统的基础上,设计能起诱导分流作用的散射器,通过改变流场结构,研究脉冲喷吹滤筒除尘器的清灰特性,探究脉冲喷吹清灰机理,分析内部清灰流场状况以及喷吹孔径、喷吹压力、喷吹距离、散射器结构、散射器安装高度和滤筒测点距离对滤筒侧壁压力峰值的影响,以解决清灰难的问题。采用CFD数值模拟软件,建立二维稳态/非稳态脉冲清灰数值模型,导入自编程序UDF,对脉冲清灰除尘器采用散射器(不同尺寸大小、角度、散射器顶部距喷吹孔的距离、是否开孔等)、无散射器的内部流场进行模拟分析,结果表明:相较传统脉冲喷吹清灰,增加诱导结构上开口散射器,能降低滤筒下部侧壁压力并增大滤筒上部侧壁压力,既改善了滤筒上部因负压造成清灰不利的现象,又避免了主导气流直接冲击滤筒底部而缩短滤筒长期使用寿命。但是随着散射器开口的增大,气流诱导量增大,滤筒侧壁压力分布反而由均匀趋向不均匀化。脉冲喷吹清灰过程中,气流对滤筒的第一次冲击很关键,且滤筒侧壁最大压力峰值能使清灰更彻底。采用不同清灰诱导结构,除尘器内部的清灰过程也不同。在单因素清灰实验中,主要研究了上部开口散射器与侧壁开孔散射器,两种散射器诱导分流作用不同,但都能起到改善滤筒清灰效果的作用。在正交试验过程中,主要对影响滤筒侧壁压力峰值的影响因子滤筒测点距离、脉冲喷吹压力、喷吹管喷吹孔径、喷吹距离、上开口散射器锥角进行了综合计算分析,结果表明:脉冲喷吹过程各因素对滤筒侧壁压力峰值影响程度依次为:滤筒测点距离、脉冲喷吹压力、上开口散射器锥角、喷吹管喷吹孔径、喷吹距离。本实验最优脉冲清灰组合为滤筒中部测点、喷吹压力0.6 MPa、上开口散射器锥角64°、喷吹孔径?22 mm、喷吹距离180 mm。
摘要第4-6页
abstract第6-8页
1 绪论第12-20页
    1.1 研究背景及意义第12-13页
        1.1.1 研究背景第12页
        1.1.2 研究意义第12-13页
    1.2 研究现状及存在的问题第13-17页
        1.2.1 国内外清灰机理的研究第13-14页
        1.2.2 国内外清灰因素的研究第14-17页
        1.2.3 脉冲清灰存在的问题第17页
    1.3 研究内容及创新点第17-20页
        1.3.1 研究内容第17-18页
        1.3.2 技术路线第18页
        1.3.3 创新点第18-20页
2 数值稳态模拟第20-29页
    2.1 数值模拟软件第20页
    2.2 模型第20-23页
        2.2.1 数学模型第20-21页
        2.2.2 几何模型和网格划分第21-22页
        2.2.3 模型的边界条件和初始条件第22-23页
    2.3 模拟结果及分析第23-28页
        2.3.1 清灰流场分布第23-24页
        2.3.2 流场分布均匀性第24-26页
        2.3.3 滤筒侧壁压力分布第26-28页
    2.4 本章小结第28-29页
3 数值非稳态模拟第29-41页
    3.1 模型第29-30页
        3.1.1 几何模型和网格划分第29-30页
        3.1.2 计算方法和边界条件第30页
    3.2 模拟结果及分析第30-40页
        3.2.1 清灰流场分布第30-31页
        3.2.2 滤筒侧壁压力分布第31-35页
        3.2.4 脉冲动态过程第35-40页
    3.3 本章小结第40-41页
4 单因素清灰实验第41-58页
    4.1 实验装置第41-47页
        4.1.1 实验台第41页
        4.1.2 供气系统第41-42页
        4.1.3 清灰装置第42-45页
        4.1.4 数据采集系统第45-47页
    4.2 实验原理及方法第47-48页
    4.3 实验结果及分析第48-57页
        4.3.1 有无散射器对脉冲清灰效果的影响第48-49页
        4.3.2 散射器结构对脉冲清灰效果的影响第49-52页
        4.3.3 喷吹孔径对脉冲清灰效果的影响第52-53页
        4.3.4 喷吹压力对脉冲清灰效果的影响第53-54页
        4.3.5 喷吹距离对脉冲清灰效果的影响第54-55页
        4.3.6 安装高度对脉冲清灰效果的影响第55-57页
    4.4 本章小结第57-58页
5 正交动态实验第58-63页
    5.1 试验背景第58页
    5.2 试验方案第58-59页
        5.2.1 清灰实验的因素和水平第58页
        5.2.2 表头设计第58-59页
        5.2.3 编制试验方案第59页
    5.3 试验结果及分析第59-62页
        5.3.1 试验计算第59-60页
        5.3.2 显著性分析第60-62页
        5.3.3 最优组合第62页
    5.4 本章小结第62-63页
6 结论与展望第63-65页
    6.1 结论第63-64页
    6.2 本文展望第64-65页
致谢第65-66页
参考文献第66-70页
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果第70页
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