一種上進下側出結構的濕式電除塵器模擬仿真
濕式電除塵器主要用于去除工業廢氣中的顆粒物,尤其是通過水膜來捕獲顆粒,再通過電場荷電實現超低排放,由于濕式電除塵器陽極管束形成的通道為蜂窩狀獨立通道,一旦陽極管束進口處的風速不均勻,則極易影響除塵效率,并且不均勻的速度分布會導致陽極管束局部區域負荷過大或過小,影響整體性能。
另外不合理的結構設計會導致系統壓降過高(如>1500Pa),增加風機能耗。CFD的作用可以模擬全流場壓力損失,優化煙道走向、極板排列等,減少無效阻力。平衡壓降與除塵效率,避免過度依賴高風速(如>3m/s)導致液膜剝離。
針對濕式電除塵器可能出現內部氣流不均勻影響陽極管束氣流均布的現象,通過在濕式電除塵器進口管道以及除塵器內部添加導流板等措施來對氣流進行均布,保證進入陽極管束的氣流相對均勻,通過CFD模擬,滿足其指標要求。
二、計算模型及邊界條件
2.1 模型建立
按照圖紙對濕式電除塵器進行1:1建模,模型如下:

圖1 濕式電除塵器模型
濕式電除塵器模型如上圖所示,包括導流板、氣體分布板(原始模型無分布板)、陽極管束、汽水分離器等。
2.2 邊界條件
濕式電除塵器煙氣進口inlet煙氣量為377000 m3/h,煙氣溫度50℃,邊界條件設置為速度入口,進口速度為3.26 m/s,密度為1.043Kg/m3,粘度為1.8E-5Pa·s,水力直徑6.4m,湍流強度2.78%,出口outlet邊界條件為壓力出口,壓力值為0 Pa。壁面為無滑移邊界條件,標準壁面函數。
湍流模型采用Realizable k-e模型,穩態求解,采用非結構化網格,并對進口區域(如導流板及氣體分布板)進行網格局部加密;
收斂標準:殘差<1e-3,同時監測陽極管束入口截面的速度分布穩定性。
3、 速度均勻性
3.1評價指標
目前最常采用相對標準偏差系數來表征速度場均勻性:
上式中:
為監測面的樣本測點總數;
為測點的速度;
為測定斷面的平均速度;
為測定斷面速度分布相對標準偏差(%)。
值越小,均勻性越好,本次模擬要求值小于20%。
3.2打點位置
對陽極管束入口上方1000 mm處設置的監測面打點如下:
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針對上進下側出濕式電除塵器本文給出了原始不加均流裝置及增加均流裝置前后流場對比,均布性指標對比。 兩外給出了分模塊均布性和整體設備的均布性值,包括系統阻力值。
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