氣流均勻性分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
氣流均勻性分析的實(shí)例教程
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="background-color: rgba(18, 18, 18, 0); text-align: left;">1、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介</span></p><p class="ql-align-justify">陶瓷濾筒除塵器為單室設(shè)計(jì)，有獨(dú)立的進(jìn)氣管道，整體進(jìn)風(fēng)形式為下側(cè)進(jìn)氣上出氣，由于陶瓷濾筒本身的結(jié)構(gòu)屬性，在保證其清灰特性及阻力要求時(shí)，濾筒表面的覆灰均勻性更為關(guān)鍵，此時(shí)對(duì)濾筒底部的氣流均勻性要求就很嚴(yán)格，為保證濾筒的收塵效率，通過(guò)選擇合適的下側(cè)進(jìn)氣方式，需要做到進(jìn)入濾筒區(qū)域時(shí)氣流速度均勻，濾筒表面速度分布均勻，做CFD模擬，對(duì)原結(jié)構(gòu)均流形式進(jìn)行分析，并優(yōu)化設(shè)置合適的均流板以達(dá)到上述目標(biāo)。</p><p>2、 模型及邊界</p><p class="ql-align-justify">建立水平和斜向兩種進(jìn)氣形式收塵模型如下：</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202503/94d97afcacad4965cb75acf3863ea69b.png"></p><p class="ql-align-center">三維模型</p><p class="ql-align-justify">濾筒底部切面距離濾筒底部的距離為400mm，更能反映煙氣在進(jìn)入濾筒區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)及分布狀態(tài)。</p><p class="ql-align-justify">選擇進(jìn)口對(duì)側(cè)中部的濾筒作為特征濾筒，一般此處為高風(fēng)速區(qū)域，更具有代表性。
展開(kāi) 本次模擬對(duì)象為電除塵器改造項(xiàng)目，本除塵器共三電場(chǎng)，進(jìn)口為下部進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，但不同于以往常規(guī)漸擴(kuò)型下進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，而是豎直向上的進(jìn)氣煙道直插于水平進(jìn)氣口的下底板上，該結(jié)構(gòu)相對(duì)于以往常規(guī)漸擴(kuò)型下進(jìn)氣結(jié)構(gòu)對(duì)氣流的擴(kuò)散性更差，如果進(jìn)氣口內(nèi)不增加任何導(dǎo)流措施時(shí)，該電除塵器電場(chǎng)前斷面的氣流均布性很難達(dá)到要求，針對(duì)目前電除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)三維軟件及CFD流體仿真技術(shù)對(duì)本電除塵器進(jìn)行建模并計(jì)算除塵器內(nèi)部的煙氣流場(chǎng)分布狀態(tài)，通過(guò)添加必要的導(dǎo)流措施對(duì)除塵器電場(chǎng)前流場(chǎng)分布進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到電場(chǎng)前斷面氣流均布指標(biāo)滿足要求的目的。
本電除塵器模型如下所示：包括進(jìn)出口管道、除塵器本體（含極板、殼體內(nèi)部阻流板等）、灰斗（含灰斗阻流板）、進(jìn)氣口（含氣流分布板）、出氣口（含槽形板）。
（a）
（b）
圖1 三維模型
圖中d01~d03為各電場(chǎng)前監(jiān)測(cè)面。
為上述模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，分布板及槽型板處網(wǎng)格尺寸為30 mm，其附近網(wǎng)格尺度為50~80 mm，進(jìn)出口煙道及電場(chǎng)內(nèi)網(wǎng)格尺度為100 mm，電場(chǎng)處采用結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格，其他均采用非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格；其中面網(wǎng)格總數(shù)約為138萬(wàn)，體網(wǎng)格總數(shù)約3400萬(wàn)；經(jīng)調(diào)整優(yōu)化，錯(cuò)誤網(wǎng)格數(shù)為0，見(jiàn)圖2。
二、邊界條件
本設(shè)備運(yùn)行時(shí)，風(fēng)量為180000 Nm3/h，氣體溫度約350 ℃，工況下風(fēng)量約4107969 m3/h，進(jìn)口邊界條件為速度進(jìn)口（velocity-inlet）；進(jìn)口速度約23.26m/s，出口壓力出口（（pressure-outlet）），出口壓力設(shè)定為0Pa，湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，壁面函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，固壁面設(shè)置為無(wú)滑移壁面。分布板采用多孔跳躍面，其開(kāi)孔率由上到下分別為38.7%，43%和54.5%。極板簡(jiǎn)化為無(wú)厚度的wall面。
展開(kāi) 煙道內(nèi)活性炭及消石灰粉末噴射均勻性模擬分析
目前，在國(guó)內(nèi)處置垃圾焚燒項(xiàng)目中需要在煙道里噴射活性炭進(jìn)行煙氣的凈化處理，活性炭可以有效吸附重金屬等污染物，達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。而煙道內(nèi)噴射消石灰一方面是對(duì)脫硫塔脫硫效果的增強(qiáng)，另一方面脫硫塔若出現(xiàn)問(wèn)題，可利用噴石灰干法進(jìn)行脫硫。但如何提高活性炭及消石灰粉末在煙道內(nèi)的覆蓋率、活性炭及消石灰粉末與氣流分布的均勻性、延長(zhǎng)活性炭及消石灰粉末的停留時(shí)間，是提高吸附及反應(yīng)效率、節(jié)省物料損耗的關(guān)鍵。
某圾焚燒項(xiàng)目，其脫硫除塵設(shè)備為：半干法脫硫+布袋除塵器，由于場(chǎng)地的限制，脫硫與除塵之間的煙道無(wú)法保證有足夠長(zhǎng)的直段來(lái)使活性炭及消石灰粉末充分?jǐn)U散并分布均勻。根據(jù)資料顯示，隨著噴管內(nèi)氣體射流速度的增大,噴出的粉末顆粒的均勻性先提高后降低,在20-22m/s速度區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)最優(yōu)值，本文通過(guò)對(duì)該工程實(shí)例的CFD分析，研究煙道內(nèi)粉末顆粒的氣固兩相分布情況，分析單一噴點(diǎn)，通過(guò)不同噴射點(diǎn)位置的設(shè)置，在煙道內(nèi)來(lái)流一定的情況下，結(jié)合兩種不同粉末顆粒在煙道內(nèi)噴射后擴(kuò)散均勻所需要的最短距離，并考慮兩種粉末在同時(shí)噴射時(shí)的相互影響問(wèn)題，最終制定出在同一煙道布置情況下，最佳的粉末噴射點(diǎn)和達(dá)到高覆蓋率和均勻性所需的最短煙道長(zhǎng)度。
1 工程實(shí)例說(shuō)明
某垃圾焚燒項(xiàng)目，脫硫塔底部灰斗接出口煙道，該煙道水平布置并與布袋除塵器連接。活性炭及消石灰粉末在煙道上的噴射位置如圖1所示。
圖1 布置結(jié)構(gòu)圖
實(shí)際工程中，通過(guò)停機(jī)檢修發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)入布袋除塵器前，無(wú)論是活性炭粉末或是消石灰粉末只出現(xiàn)在煙道的一側(cè)管壁上，說(shuō)明粉末并沒(méi)有在煙道內(nèi)充分?jǐn)U散。從布置圖上可看出，煙道的入口接脫硫的灰斗，由于該處無(wú)法增加合適的導(dǎo)流措施來(lái)控制氣流走向，煙道的來(lái)流形式必然會(huì)不均勻，不均勻的氣流會(huì)抑制射入的粉末自擴(kuò)散能力，造成粉末顆粒難以在有效的煙道長(zhǎng)度內(nèi)均勻分布。
展開(kāi) 本案例為某鋼鐵有限公司2×600t/d石灰雙膛窯SDS脫硫反應(yīng)器，脫硫工藝采用鈉基干法脫硫+布袋除塵器方案；本次模擬主要有兩個(gè)目的：（1）由于冬季SDS反應(yīng)器內(nèi)煙氣溫度較低（約70℃），需通過(guò)熱風(fēng)爐將煙氣加熱至約150℃，因此，需對(duì)熱風(fēng)爐后的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，并添加合適導(dǎo)流形式，以保證在短距離內(nèi)可實(shí)現(xiàn)溫度的均勻分布；（2）小蘇打噴槍沿?zé)煹缽较虼怪鄙钊耄瑸楸ＷC均勻噴射，對(duì)噴射點(diǎn)及后續(xù)流場(chǎng)進(jìn)行模擬，分析SDS反應(yīng)器內(nèi)小蘇打顆粒的分布狀態(tài)，并添加相應(yīng)的擾流措施來(lái)確保小蘇打又好又快地與煙氣混合均勻。
模型建立
按照反應(yīng)器所提供圖紙大小以1：1建立三維模型，模型如下：
圖1 SDS反應(yīng)器模型
圖中in1為溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)面，i1~i3為小蘇打顆粒分布監(jiān)測(cè)面。
邊界條件
計(jì)算參數(shù)如下，q1煙氣量為113077m3/h，煙氣溫度為70℃。進(jìn)口邊界條件為速度進(jìn)口，進(jìn)口速度為26.88m/s；q2煙氣量為26385m3/h，煙氣溫度為70℃。進(jìn)口邊界條件為速度進(jìn)口，進(jìn)口速度為14.59m/s；熱風(fēng)爐進(jìn)口熱煙氣量可等同于約22317m3/h，進(jìn)口速度為42.71m/s；小蘇打粉量63kg/h；出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用LES模型，壁面函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，固壁面設(shè)置為無(wú)滑移壁面。
展開(kāi) 
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本次模擬對(duì)象為電除塵器改造項(xiàng)目，本除塵器共三電場(chǎng)，進(jìn)口為下部進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，但不同于以往常規(guī)漸擴(kuò)型下進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，而是豎直向上的進(jìn)氣煙道直插于水平進(jìn)氣口的下底板上，該結(jié)構(gòu)相對(duì)于以往常規(guī)漸擴(kuò)型下進(jìn)氣結(jié)構(gòu)對(duì)氣流的擴(kuò)散性更差，如果進(jìn)氣口內(nèi)不增加任何導(dǎo)流措施時(shí)，該電除塵器電場(chǎng)前斷面的氣流均布性很難達(dá)到要求，針對(duì)目前電除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)三維軟件及CFD流體仿真技術(shù)對(duì)本電除塵器進(jìn)行建模并計(jì)算除塵器內(nèi)部的煙氣流場(chǎng)分布狀態(tài)
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煙道內(nèi)活性炭及消石灰粉末噴射均勻性模擬分析
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