袋式除尘器清灰后除尘空间浓度场分析_陈红超

袋式除尘器清灰后除尘空间浓度场分析陈红超沈恒根(东华大学环境科学与工程学院，上海201620)摘要:通过动量守恒方程建立袋式除尘器滤袋清灰后滤袋周围浓度场的数学模型，并应用该模型分别对粗细粉尘，通过改变气流上升速度、袋间距，来计算除尘空间浓度场随时间的变化。结果表明:较细的颗粒物基本悬浮在袋口下0.5～2.5m(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)。关键词:袋式除尘器;浓度场;上升速度THEANALYSISOFPARTICLEDISPERSIONINDUSTREMOVALSPACINGAFTERBAGFILTER'SASHCLEANINGChenHongchaoShenHenggen(CollegeofEnvironmentalSciencesandEngineering，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China)Abstract:themathematicalmodelofparticleconcentrationdistributionaroundthefilterbagwasestablishedthroughmomentumconservationequationafterthebagfilter’sashcleaning．thismodelwasappliedtocalculatetheparticledispersionbychangingthesizeofparticle、updraftspeedandbagspacingwithtimevarying．Thecalculationresultsshowthatthefineparticlesarefloatingunderthepocketabout0.5mto2.5m(8.3%～41.7%ofbaglength)，ontheotherhandthecoarseparticlesaresuspendedinthelowerpartoffilterbagspacing;thesmallerthebagspacing，thehigherthefiltrationconcentrationaswellasthefiltrationspeed;thehigherupdraftspeed，theclosertothetopoffilterbagwithparticlesuspendedinfiltrationspacing，andtheloweraverageconcentrations．Keywords:bagfilter;particledispersion;updraftspeed1背景随着新型特殊滤料的出现以及袋式除尘器技术不断改进，袋式除尘器广泛的应用于燃煤电厂、冶金、垃圾焚烧、水泥等各个领域，并取得很好的效果。实际应用中，部分袋式除尘器运行过程中滤袋长期处于高浓度状态，致使除尘器清灰频繁，这样大大减少了滤袋的使用寿命。除尘器清灰时，吸附在滤袋表面的颗粒物受反吹或脉冲喷吹气流的作用，大部分从滤袋表面脱落，之后在对流、重力和扩散作用下向灰斗沉积或被重新过滤。粒径较小的颗粒物，受上升气流的作用，被重新卷吸，造成“二次返混”，周而复始，使除尘空间的浓度越来越高，达到进口浓度的数倍之多。本文通过对清灰后除尘空间浓度场分析和研究，能为优化除尘空间结构起到借鉴和参考作用。2物理原型的简化在除尘器清灰时，颗粒物从滤袋表面脱落，受横向气流和纵向气流作用，被重新过滤或向灰斗沉积。假设过滤时颗粒物均匀吸附在滤袋表面上，即清灰后浓度沿X，Y方向的浓度一样，简化结果见图1a，再假设浓度沿X方向不变，因此模型又可以简化为沿纵向的一维模型，见图1b。3数学模型的建立假设粉尘沉降过程中不发生生长和凝并。取Z轴垂直向下，原点在袋口，在这种情况下只需考虑一维对流扩散方程，粒子的通量密度方程见式(1)Jz=－Ddndz+Cs·n－n·uz(1)因此粒子的对流扩散方程见式(2):97环境工程2011年6月第29卷第3期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.03.029a—浓度沿X，Y方向;b—浓度沿X方向不变图1简化图形nt=－ΔJz=D2nz2－Csnz+uznz(2)0≤z≤ht＞04初始条件和边界条件的确定4.1初始条件的确定脉冲袋式除尘器清灰是一个很复杂的过程，喷吹时间很短，为80～150ms，袋内的流场变化很快。关于脉冲袋式除尘清灰机理主要有三种:反吹气流作用、惯性作用、弹性作用。图2显示了滤袋两侧压差与清灰效率的关系［1］，从图2中