煙氣性質對電除塵器氣流分布影響的仿真研究

　　摘 要： 作者采用流體動力學仿真軟件CFX對電除塵器內部含塵煙氣的氣流分布進行了數值仿真，分析了煙氣性質對氣流分布的影響。由于在模擬過程中考慮了煙氣性質的影響，模擬結果更能反映電除塵器氣流分布的實際情況。
　　關鍵詞： 氣流分布 煙氣 CFX 數值模擬
　　
　　電除塵器是一種高效的除塵設備，因其具有除塵效率高、運行穩定可靠、能處理量大、溫度高的煙氣等優點而廣泛應用于工業環境保護中。影響電除塵器除塵效率的因素有很多，除了結構因素、運行因素和操作因素外，還有一個非常重要的因素就是煙氣的性質［１］。煙氣性質一般包括煙氣濕度和煙氣的含塵濃度等。
　　目前對煙氣性質對氣流分布均勻性的研究大都停留在理論與模型試驗階段，未對煙氣性質與除塵效率的關系進行深入的探討。本文采用數值仿真方法，利用歐拉—拉格朗日多相流模型，對電除塵器入口氣流分布進行了數值仿真，分析了煙氣性質對除塵效率的影響。
　　1.仿真模型建立
　　1.1幾何模型建立
　　本文采用的仿真幾何模型來源于某公司電除塵器試驗臺模型，如圖1所示。模型在進氣口內不同位置上布置3層氣流分布板，每層分布板開孔率為50%，在第二層分布板上設有導流板，角度為45°。
　　Fig.1 Simulation model of ESP airflow
　　1.2模型網格劃分
　　由于電除塵器模擬仿真中氣流分布板結構較復雜，因此將整個電除塵模型劃分成四面體網格，其中進出口管路、進口氣流分布板采用更大的網格密度劃分。
　　劃分后的網格模型如圖2所示。
　　Fig.2 ESP simulation grid model
　　1.3邊界條件設定
　　在進行計算機數值仿真的過程中，主要采用了速度入口、壓力出口、壁面條件等邊界類型。
　　1.4數值仿真評判標準
　　在進行數值仿真時一般采用氣流分布均勻性評判標準進行計算。電除塵器氣流分布均勻性評判標準采用相對均方根值法，計算公式為：
　　σ——斷面氣流速度相對均方根值；
　　n——測量斷面上的測點總數；
　　——測量斷面各測點氣流速度算術平均值，m/s。
　　在大多數情況下，第二電場的氣流均布情況要好于第一電場，第三電場又好于第二電場，所以一般只測試第一電場前的一個斷面［２］。本文在仿真過程中計算了第一電場入口斷面處氣流分布情況。
　　2.仿真結果及分析
　　2.1煙氣含塵濃度對除塵效率的影響
　　電除塵器運行時煙氣中的含塵濃度越大，則粉塵顆粒數量也就越多，在氣流進入除塵器內部時，由于粉塵顆粒與顆粒、顆粒與極板表面之間可能出現碰撞，使得氣流分布呈現復雜的運動形態，從而影響電除塵器的除塵效率。
　　針對不同的入口煙氣含塵濃度對電除塵器內部氣流分布