本体结构与气流分布对袋式除尘器运行的影响

杨传遍，燕艳娇，刘　轶

（南京龙源环保有限公司，南京　210012）

本体结构与气流分布对袋式除尘器运行的影响

杨传遍，燕艳娇，刘轶

（南京龙源环保有限公司，南京210012）

从袋式除尘器本体结构与气流分布角度论述了其对除尘器稳定、经济运行的影响。针对袋式除尘器在运行过程中出现的阻力高、破袋频繁现象，分析了问题的症结所在，阐述了改造依据及改造后的运行参数和效果。

本体结构；气流分布；数值模拟；稳定经济运行

影响袋式除尘器稳定、经济运行的主要因素有：滤料与气布比的选择、清灰方式及其系统的设计、进出口烟道的布置、本体结构与气流分布的计算、保护装置和控制系统的运行、除尘器的运行维护管理等。本文以某热电厂半干法循环流化床脱硫配套的袋式除尘器为例，从袋式除尘器本体结构与气流分布角度，论述了本体结构与气流分布对袋式除尘器稳定、经济运行的影响。

1　案例的原始设计参数

某热电厂机组锅炉最大连续出力（BMCR）为410t/h。

脱硫除尘工艺流程：锅炉→预（电）除尘器 →脱硫塔→袋式除尘器→引风机→烟囱，脱硫采用的是半干法循环流化床脱硫技术。脱硫运行情况下的袋式除尘器入口处烟气参数如表1；粉尘成分如表2；非脱硫运行时袋式除尘器入口处的烟气数据如表3。

表1　脱硫运行时袋式除尘器入口处的烟气参数

表2　脱硫运行情况下的粉尘成分

表3　非脱硫运行时袋式除尘器入口处烟气参数

2　原袋式除尘器本体设计与气流分布

原袋式除尘器本体设计如图1。进气喇叭口内设有2层气流分布板和堵板。主要设计参数见表4。

图1　原袋式除尘器本体设计图

表4　原袋式除尘器主要设计参数

运行中的主要问题有：1）运行阻力高，压差1800Pa；2）布袋破损频繁，粉尘排放浓度超标。

3　袋式除尘器本体结构改造方案

设备本体结构型式产生的气流阻力在袋式除尘器的总压力损失比例中，袋式除尘器投运初期比例较大，随着运行时间延长，比例逐年下降。但由于设备本体阻力有持续影响，优良的结构型式能显著降低袋式除尘器的总压力损失、降低除尘器的能耗。为了降低除尘器本体阻力，可通过阻力计算、实测流场气流分布及阻力、模型试验测试气流分布和阻力、计算机模拟气流等手段，提高除尘器的结构效率，达到降低能耗的目的。

该案例的脱硫工况除尘器入口粉尘浓度很高，本体结构偏小，除尘器内部烟气流速高，致使本体结构阻力大。改造设计过程中，本着降低改造成本、缩短改造工期原则，优化结构方案，原袋式除尘器烟气室每个通道中未被利用的1.12米宽度加以利用（共计2个通道），并在原袋式除尘器的基础上，将烟气室加高了5米，使本体结构阻力大幅下降。

改造后的本体结构如图2，本体设计参数见表5。

图2　改造后的袋式除尘器本体设计图

4　气流分布改造方案

袋式除尘器内部的气流设计理念要求各处的气流速度不是均布，需要根据除尘器滤袋布置的特点进行气流分布，这样才能达到较为理想的设计值。气流分布板的合理设计，能够保证整机的阻力保持在一个较低的水平。同时，保证和确定袋束周围、袋束底部、灰斗内的最佳流速等参数，使设备阻力损失和滤袋的磨损降至最小，并最大限度降低滤袋束及其周边最小的气流上升速度，保证高效落灰。

表5　改造后的袋式除尘器主要设计参数

袋式除尘器的气流分布是影响袋式除尘器整机性能、除尘设备安全的关键因素之一，对气流分布均匀性及合理性的设计非常关键。

袋式除尘器气流分布的设计，需在方案讨论、理论计算、水力模型的试验数据、应用软件（Fluent）的流场模拟等基础上，设计出袋式除尘器的气流分布装置。

随着计算机计算速度的快速提高，大型设备内流场的数值模拟已成为研究和解决工程实际问题的重要工具。为尽可能提高模拟结果的准确性，数值模拟平台按实际除尘器尺寸建立，采用工作站进行数值计算。对脱硫塔出口至袋式除尘器出口内气、固两相流动分别采用欧拉方法和拉格朗日方法建立数学模型，即用欧拉方法模拟连续的气相，用拉格朗日方法跟踪计算离散颗粒相。在离散颗粒场的数值模拟过程中，采用目前常用的硬球模型并结合蒙特卡诺（DSMC）方法进行数值计算。

该案例，1台锅炉配备1座脱硫塔及1台袋式除尘器，脱硫塔的2个出口对应除尘器的2个通道，脱硫塔出口至除尘器入口有2个90°弯头且每个通道的除尘器对应进口烟道非对称布置。原设计方案中，为了解决气流偏心问题，在进口喇叭口内除尘室偏心侧设置堵板，同时设计有气流分布板。

经过计算机模拟计算，原有的气流分布设计方案气流分布效果较差，局部流速高，导致运行过程中布袋破损频繁。经过多种方案计算比较，气流分布设计方案改为：进口喇叭口底部改为圆弧过渡，在除尘器进口2个弯头处和除尘器入口不对称短烟道内分别设置导流板，除尘器进口喇叭口内设置2层不同开孔率的气流分布板，喇叭口底部及烟气室下方设置条形导流板。气流分布板配置如图3，导流板立体结构如图4。

图3　气流分布板配置图

图4　导流板立体结构图

计算机模拟气流分布流场见图5，滤袋迎风面流场分布见图6，袋底平面流场分布见图7。

计算机气流分布模拟结果显示，除尘器内部各点烟气流速均在合理的速度区间内，一方面，不会发生气流冲刷破袋情况，有利于滤袋长期、有效运行，除尘器粉尘能够稳定达标排放；另一方面，合理分配气流，可减少二次扬尘，降低除尘器的结构阻力和运行阻力。

图5　除尘器中轴线流场分布

图6　滤袋迎风面流场分布

图7　袋底平面流场分布

5　结语

该案例的袋式除尘器改造投运后，连续运行15个月未发生破袋现象，运行压差804.1Pa，除尘器整体阻力1065.5Pa，粉尘排放浓度≤20mg/Nm3。

袋式除尘器本体结构的设计直接决定了本体结构阻力，关系到整台机组节能降耗；气流分布的设计直接影响到除尘器滤袋的寿命、设备阻力、除尘效率、锅炉系统安全等，关系到整台机组的安全运行和节能减排。

袋式除尘器的本体结构与气流分布是影响袋式除尘器整机性能、除尘器稳定经济运行以及锅炉系统安全运行的关键因素之一。也是评价一台袋式除尘器装机水平高低的标志性因素之一，因此，袋式除尘器设计中本体结构与气流分布的设计合理性非常关键。

袋式除尘器本体结构与气流分布影响着袋式除尘器的稳定、经济运行，是重要因素之一，但不是唯一因素，一台稳定、经济运行的袋式除尘器，还需要综合考虑其它多种因素，包括滤料与气布比的选择、清灰方式及其系统的设计、进出口烟道的布置、保护装置和控制系统的运行、除尘器的运行维护管理等。

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