脈沖袋式除塵器的內部流場探討

彭肖　沈青

摘 要：作為一種高效的粉塵分離設備，脈沖袋式除塵器已經得到了廣泛的應用。要想使除塵器的內部流場均勻分布，就要提高其使用率。簡要介紹了脈沖袋式除塵器的工作原理，分析了其內部流場，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：脈沖袋式除塵器；內部流場；分布特點；工作原理

中圖分類號：TU834.6+4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.126

在脈沖袋式除塵器運行的過程中，其除塵效率和濾袋壽命會受到設備內部流場分布的影響。因此，有必要系統地分析脈沖袋式除塵器的內部流場，改善設備的使用性能，完成其推廣和應用。

1 工作原理

作為一種以壓縮空氣為清灰動力的除塵器，它可以利用脈沖噴吹機構瞬間釋放壓縮空氣，并進行數倍二次空氣的誘導，使其以較高的速度進入除塵器的濾袋中。在濾袋急劇膨脹的情況下，可以利用沖擊振動和方向氣流清除濾袋中的灰塵。從結構上來看，脈沖袋式除塵器是由濾袋、塵氣室、氣包、電控器、脈沖閥、凈氣室、噴吹管和氣動閥等多個部件組成的。

在除塵器運行的過程中，含塵氣體會由進口進入塵氣室，由濾袋進入凈氣室。在這個過程中，粉塵會被留在濾袋外表面，凈氣則會通過出口排出。當達到一定壓差數值后，電控器就會控制脈沖閥，使氣包中的高壓氣體通過噴吹管噴出。在高速氣流和誘導氣流都進入濾袋的情況下，濾袋會迅速膨脹，同時，還會伴隨高壓氣流透過濾袋纖維的極微縫隙向外噴出。這時，濾袋會迅速收縮，使粉塵脫落。但是，在除塵的過程中，脈沖袋式除塵器的除塵工作主要發生在粉塵層，如果除塵器的內部流場分布不均勻，就將導致各濾袋上的粉塵層厚度不同。粉塵厚度不同，其產生的阻力也不同，繼而導致流場分布不均勻。因此，如果除塵器的內部流場無法均勻分布，脈沖袋式除塵器的除塵效率就會越來越低。

2 內部流場分析

2.1 內部流場分析模型

為了分析脈沖袋式除塵器的內部流場，可以使用CFD技術、GAMBIT軟件和FLUENT軟件模擬除塵器內部流場的數值。通過分析相關模擬參數，不僅能了解除塵器的流場分布特點，還能研究出使流場均勻分布的方法。在建立模型時，可以將除塵器設置為下進風運行模式，并且設置4排6列的濾袋。但是，其內部流場應為復雜三維、強旋、湍流流場，所以，可以選用湍流模型分析其流場分布情況。具體來講，就是選用RNG模型，采用SIMPLE算法和標準壁面函數法。此外，還要假設除塵器內部流體為常溫、常壓狀態的空氣，不能被壓縮，同時，還要假設流體經常流動，并且其運動參數與時間無關，假設流體流動過程中溫度是相等。在計算過程中，需要假設氣流方向是垂直于進口端面的，而且排氣口出口邊界的來流已經得到了充分的發展。此外，濾袋要符合多孔介質跳躍邊界條件，其出口則要符合內部邊界條件。

2.2 內部流場的模擬分析結果

2.2.1 流場特點分析

由模擬計算結果可知，當高速氣流進入灰斗后，除塵器內部會出現可以延續到灰斗后壁的明顯射流。同時，在濾袋內外，空氣的速度梯度比較大，出現了局部渦流。此外，在排氣管與凈氣室的連接位置，還出現了高速氣流區域。分析這些流體存在的原因可以發現，除塵器內部流場分布不均，以至于它不能很好地完成顆粒分離工作，繼而加快了局部區域濾袋的磨損速度，縮短了其使用壽命。當氣流遇到灰斗后壁后，其中一部分氣流會沿著壁面向上運動，另一部分則會順著斜面向下運動。由于向上運動的氣流流速過大，所以，給濾袋帶來了劇烈的沖擊，導致濾袋破損；而向下運動的氣流則會形成一股回流，阻礙粉塵的收集和分離。這時，之前被過濾下的顆粒物就很容易被回流帶回到箱體中，增加濾袋的過濾負荷。在這種情況下，前端和后端的濾袋都容易破損，進而降低除塵器分離效率。此外，氣體回流現象的出現使得除塵器內部的氣流更加紊亂，繼而影響除塵器對粉塵的分離。

2.2.2 流場分布的均勻性分析

在分析除塵器內部流場分布的均勻性時，要采用美國RMS標準，并在除塵室與灰斗連接處設置測點斷面，以確保測得的數據具有一定的代表性。通過相關分析可知，脈沖袋式除塵器內部流場并沒有均勻分布。具體來講，由于除塵器的進風管斷面面積與灰斗斷面面積有較大的差別，所以，當氣流從進風管進入灰斗時，就會發生劇烈的運動，繼而發生氣流紊亂的問題。但是，這樣的流場分布會影響除塵器的分離性能，縮短濾袋的使用壽命。因此，為了解決這一問題，需要降低除塵器進口端面和灰斗斷面的動-靜壓轉化強度，使除塵器內部流場均勻分布。為了達到這一目的，需要在二者之間設置導流板等氣流均布裝置，以期在提高除塵器過濾性能的同時延長濾袋的使用壽命。

3 結束語

總而言之，脈沖袋式除塵器具有清灰效果好和凈化效率高的特點。使用這種除塵器，不僅能降低空氣污染度，改善人們工作、生活的環境，還能節約能源，值得被廣泛推廣。但是，在分析除塵器內部流場分布時發現，要想保證除塵器的使用性能，還要增設氣流均布裝置保證其內部流場分布的均勻度。因此，本文簡要研究了脈沖袋式除塵器內部流場分布問題，以期為該類除塵器日后的應用和推廣提供指導。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕