布袋除塵器內部的流場及清灰過程

　　隨著低碳經濟趨勢的到來和技術水平的口益提高，環保已經成為人們的共識。二十一世紀的我國，伴隨著經濟的高速發展，而隨之帶來的環境問題也嚴重，我國已經成為世界上大氣污染嚴重的之一，特別是在能源工業、人口集中的城市，污染程度嚴重。煤炭是我國的主要能源，占我國一次能源結構中的比例為75%以上，雖然到2050年75%的比例將下降到40%左右，但是仍然在能源結構中具有重要的地位，所以煤煙型污染依然是污染大氣主要形式。因此，在節能減排的政策指引下，大氣污染控制的是對煙塵、粉塵的治理。布袋除塵器是早出現的干式除塵設備中凈化而且應用為廣泛的除塵設備之一。布袋除塵器的效率可以高達，可以捕集到0.1m左右的粉塵，而且濾袋不受粉塵化學組成、顆粒分散度等因素的影響。隨著袋式除塵技術的不斷進步，布袋除塵器正憑借著其運行穩定，使用靈活，操作簡單，除塵等諸多優點，在治理大氣污染、保護環境清潔、保護人體健康、粉塵回收利用尤其是在工業生產中發揮著的作用布袋除塵器可以處理粘性粉塵、高溫高濕含塵氣體以及粉塵等，被廣泛應用于冶金、機械、有色金屬加工、水泥、化工、火電等行業。在大力提倡發展低碳環保經濟的時代背景下，效率、運行穩定、結構簡單、操作維護方便的袋式除塵設備將具有廣闊的市場前景。綜上所述，研究和適合我國低碳經濟要求的袋式除塵設備具有重要的理論意義和應用價值。
　　布袋除塵器內部的流場包括兩種流場，布袋除塵器脈沖清灰系統中噴吹管的流場和除塵器內部腔體結構流場。一方面布袋除塵器的脈沖噴吹清灰系統噴吹清灰過程為：在進行脈沖噴吹清灰時，脈沖噴吹清灰氣流使濾袋內的壓力上升，濾袋向外膨脹，當袋壁被膨脹到位置時，濾袋膨脹的張力使濾袋產生強烈的沖擊振動，同時獲得大反向加速度，使濾袋向內收縮。當濾袋收縮后，濾袋表面的粉塵層開始不受張力作用，而是受慣性力的作用從濾袋上脫落下來。
　　脈沖噴吹清灰過程中，由于脈沖噴吹時瞬間氣流速度大，測定噴吹口處的壓力和氣流的速度的困難，現階段設計中脈沖清灰系統設計參數基本上憑經驗確定，這就帶來了噴吹氣流因為設計導致不均勻。另一方面布袋除塵器的袋室腔體結構與除塵器的除塵效率、除塵器壓力損失和除塵器濾袋使用壽命關系密切。目前在布袋除塵器結構的設計過程中，主要還是依靠經驗數據，人為主觀因素存在較多，經常達不到很好的除塵效果。因此，過去帶有主觀因素的布袋除塵器設計，容易造成設計失誤，同時帶來部分能源的浪費。布袋除塵器的優點是突出的，生產中有個不足就是更換濾袋，但是為了降低使用成本，應該采取一些措施來保護濾袋，從而延長濾袋的使用壽命。本文目的通過優化布袋除塵器噴吹管和其內部結構來達到降低布袋除塵器能耗、增加濾袋使用壽命和除塵效率的等目的。首先對布袋除塵器噴吹管和其內部氣流的運動情況、氣流的速度場和氣流的壓強場的分布有明確的了解，才能分析除塵器結構對氣流流動狀態的影響。后通過氣流的速度場和壓強場分布來實現設計除塵器的目的。物理實驗通常做的是放大試驗，受資金、試驗場地、設備的局限，只能對除塵器總流的參數進行研究，對于布袋除塵器內各個局部位置氣流的分布很難清晰的了解。
 　　考慮以上兩方面的原因，數值模擬就體現出了明顯的優勢。數值模擬方法是計算流體力學、計算傳熱學的新的研究方法。本文結合生產設計探索性應用目前流行的計算流體動力學(CFD)軟件之一的Fluent對布袋除塵器噴吹系統中的重要組成之一的噴吹管和布袋除塵器內部的流場進行數值模擬。