本體結(jié)構(gòu)與氣流分布對袋式除塵器運行的影響

楊傳遍，燕艷嬌，劉　軼

（南京龍源環(huán)保有限公司，南京　210012）

本體結(jié)構(gòu)與氣流分布對袋式除塵器運行的影響

楊傳遍，燕艷嬌，劉軼

（南京龍源環(huán)保有限公司，南京210012）

從袋式除塵器本體結(jié)構(gòu)與氣流分布角度論述了其對除塵器穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的影響。針對袋式除塵器在運行過程中出現(xiàn)的阻力高、破袋頻繁現(xiàn)象，分析了問題的癥結(jié)所在，闡述了改造依據(jù)及改造后的運行參數(shù)和效果。

本體結(jié)構(gòu)；氣流分布；數(shù)值模擬；穩(wěn)定經(jīng)濟運行

影響袋式除塵器穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的主要因素有：濾料與氣布比的選擇、清灰方式及其系統(tǒng)的設(shè)計、進出口煙道的布置、本體結(jié)構(gòu)與氣流分布的計算、保護裝置和控制系統(tǒng)的運行、除塵器的運行維護管理等。本文以某熱電廠半干法循環(huán)流化床脫硫配套的袋式除塵器為例，從袋式除塵器本體結(jié)構(gòu)與氣流分布角度，論述了本體結(jié)構(gòu)與氣流分布對袋式除塵器穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的影響。

1　案例的原始設(shè)計參數(shù)

某熱電廠機組鍋爐最大連續(xù)出力（BMCR）為410t/h。

脫硫除塵工藝流程：鍋爐→預(yù)（電）除塵器 →脫硫塔→袋式除塵器→引風(fēng)機→煙囪，脫硫采用的是半干法循環(huán)流化床脫硫技術(shù)。脫硫運行情況下的袋式除塵器入口處煙氣參數(shù)如表1；粉塵成分如表2；非脫硫運行時袋式除塵器入口處的煙氣數(shù)據(jù)如表3。

表1　脫硫運行時袋式除塵器入口處的煙氣參數(shù)

表2　脫硫運行情況下的粉塵成分

表3　非脫硫運行時袋式除塵器入口處煙氣參數(shù)

2　原袋式除塵器本體設(shè)計與氣流分布

原袋式除塵器本體設(shè)計如圖1。進氣喇叭口內(nèi)設(shè)有2層氣流分布板和堵板。主要設(shè)計參數(shù)見表4。

圖1　原袋式除塵器本體設(shè)計圖

表4　原袋式除塵器主要設(shè)計參數(shù)

運行中的主要問題有：1）運行阻力高，壓差1800Pa；2）布袋破損頻繁，粉塵排放濃度超標(biāo)。

3　袋式除塵器本體結(jié)構(gòu)改造方案

設(shè)備本體結(jié)構(gòu)型式產(chǎn)生的氣流阻力在袋式除塵器的總壓力損失比例中，袋式除塵器投運初期比例較大，隨著運行時間延長，比例逐年下降。但由于設(shè)備本體阻力有持續(xù)影響，優(yōu)良的結(jié)構(gòu)型式能顯著降低袋式除塵器的總壓力損失、降低除塵器的能耗。為了降低除塵器本體阻力，可通過阻力計算、實測流場氣流分布及阻力、模型試驗測試氣流分布和阻力、計算機模擬氣流等手段，提高除塵器的結(jié)構(gòu)效率，達到降低能耗的目的。

該案例的脫硫工況除塵器入口粉塵濃度很高，本體結(jié)構(gòu)偏小，除塵器內(nèi)部煙氣流速高，致使本體結(jié)構(gòu)阻力大。改造設(shè)計過程中，本著降低改造成本、縮短改造工期原則，優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，原袋式除塵器煙氣室每個通道中未被利用的1.12米寬度加以利用（共計2個通道），并在原袋式除塵器的基礎(chǔ)上，將煙氣室加高了5米，使本體結(jié)構(gòu)阻力大幅下降。

改造后的本體結(jié)構(gòu)如圖2，本體設(shè)計參數(shù)見表5。

圖2　改造后的袋式除塵器本體設(shè)計圖

4　氣流分布改造方案

袋式除塵器內(nèi)部的氣流設(shè)計理念要求各處的氣流速度不是均布，需要根據(jù)除塵器濾袋布置的特點進行氣流分布，這樣才能達到較為理想的設(shè)計值。氣流分布板的合理設(shè)計，能夠保證整機的阻力保持在一個較低的水平。同時，保證和確定袋束周圍、袋束底部、灰斗內(nèi)的最佳流速等參數(shù)，使設(shè)備阻力損失和濾袋的磨損降至最小，并最大限度降低濾袋束及其周邊最小的氣流上升速度，保證高效落灰。

表5　改造后的袋式除塵器主要設(shè)計參數(shù)

袋式除塵器的氣流分布是影響袋式除塵器整機性能、除塵設(shè)備安全的關(guān)鍵因素之一，對氣流分布均勻性及合理性的設(shè)計非常關(guān)鍵。

袋式除塵器氣流分布的設(shè)計，需在方案討論、理論計算、水力模型的試驗數(shù)據(jù)、應(yīng)用軟件（Fluent）的流場模擬等基礎(chǔ)上，設(shè)計出袋式除塵器的氣流分布裝置。

隨著計算機計算速度的快速提高，大型設(shè)備內(nèi)流場的數(shù)值模擬已成為研究和解決工程實際問題的重要工具。為盡可能提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，數(shù)值模擬平臺按實際除塵器尺寸建立，采用工作站進行數(shù)值計算。對脫硫塔出口至袋式除塵器出口內(nèi)氣、固兩相流動分別采用歐拉方法和拉格朗日方法建立數(shù)學(xué)模型，即用歐拉方法模擬連續(xù)的氣相，用拉格朗日方法跟蹤計算離散顆粒相。在離散顆粒場的數(shù)值模擬過程中，采用目前常用的硬球模型并結(jié)合蒙特卡諾（DSMC）方法進行數(shù)值計算。

該案例，1臺鍋爐配備1座脫硫塔及1臺袋式除塵器，脫硫塔的2個出口對應(yīng)除塵器的2個通道，脫硫塔出口至除塵器入口有2個90°彎頭且每個通道的除塵器對應(yīng)進口煙道非對稱布置。原設(shè)計方案中，為了解決氣流偏心問題，在進口喇叭口內(nèi)除塵室偏心側(cè)設(shè)置堵板，同時設(shè)計有氣流分布板。

經(jīng)過計算機模擬計算，原有的氣流分布設(shè)計方案氣流分布效果較差，局部流速高，導(dǎo)致運行過程中布袋破損頻繁。經(jīng)過多種方案計算比較，氣流分布設(shè)計方案改為：進口喇叭口底部改為圓弧過渡，在除塵器進口2個彎頭處和除塵器入口不對稱短煙道內(nèi)分別設(shè)置導(dǎo)流板，除塵器進口喇叭口內(nèi)設(shè)置2層不同開孔率的氣流分布板，喇叭口底部及煙氣室下方設(shè)置條形導(dǎo)流板。氣流分布板配置如圖3，導(dǎo)流板立體結(jié)構(gòu)如圖4。

圖3　氣流分布板配置圖

圖4　導(dǎo)流板立體結(jié)構(gòu)圖

計算機模擬氣流分布流場見圖5，濾袋迎風(fēng)面流場分布見圖6，袋底平面流場分布見圖7。

計算機氣流分布模擬結(jié)果顯示，除塵器內(nèi)部各點煙氣流速均在合理的速度區(qū)間內(nèi)，一方面，不會發(fā)生氣流沖刷破袋情況，有利于濾袋長期、有效運行，除塵器粉塵能夠穩(wěn)定達標(biāo)排放；另一方面，合理分配氣流，可減少二次揚塵，降低除塵器的結(jié)構(gòu)阻力和運行阻力。

圖5　除塵器中軸線流場分布

圖6　濾袋迎風(fēng)面流場分布

圖7　袋底平面流場分布

5　結(jié)語

該案例的袋式除塵器改造投運后，連續(xù)運行15個月未發(fā)生破袋現(xiàn)象，運行壓差804.1Pa，除塵器整體阻力1065.5Pa，粉塵排放濃度≤20mg/Nm3。

袋式除塵器本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計直接決定了本體結(jié)構(gòu)阻力，關(guān)系到整臺機組節(jié)能降耗；氣流分布的設(shè)計直接影響到除塵器濾袋的壽命、設(shè)備阻力、除塵效率、鍋爐系統(tǒng)安全等，關(guān)系到整臺機組的安全運行和節(jié)能減排。

袋式除塵器的本體結(jié)構(gòu)與氣流分布是影響袋式除塵器整機性能、除塵器穩(wěn)定經(jīng)濟運行以及鍋爐系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵因素之一。也是評價一臺袋式除塵器裝機水平高低的標(biāo)志性因素之一，因此，袋式除塵器設(shè)計中本體結(jié)構(gòu)與氣流分布的設(shè)計合理性非常關(guān)鍵。

袋式除塵器本體結(jié)構(gòu)與氣流分布影響著袋式除塵器的穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，是重要因素之一，但不是唯一因素，一臺穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的袋式除塵器，還需要綜合考慮其它多種因素，包括濾料與氣布比的選擇、清灰方式及其系統(tǒng)的設(shè)計、進出口煙道的布置、保護裝置和控制系統(tǒng)的運行、除塵器的運行維護管理等。

Impact of Noumenon Structure and Airflow Distribution on Bag Precipitator Operation

YANG Chuan-bian，YAN Yan-jiao，LIU Yi
（Nanjing Longyuan Environment Co.，Ltd，Nanjing 210012，China）

The paper discusses the impact of the noumenon structure and airflow distribution of bag precipitator on precipitator stabilization and economical operation. Based on the high resistance and frequent broken bags phenomenon during the bag precipitator operation，the paper analyzes the sticking point of the problem and elaborates the operating parameters and effects of reform basis and after reform.

structure；air flow distribution；numerical simulation；stabilization of economical operation

X701.2

A

1006-5377（2016）10-0044-04