导流板在旋风滤袋复合除尘器中的应用研究

北极星环保网讯:运用Fluent软件对旋风-滤袋复合除尘器进行数值模拟分析，发现存在气流分配不均导致滤袋使用寿命过短的问题。分别引入3种导流板进行对比分析，结果显示，布孔式Ⅲ型导流板气流分散作用明显，最大流量不均匀幅值减小49.4%，综合流量不均匀幅值减小56%。

在橡胶厂除尘系统中，目前使用较为广泛的有旋风除尘器和滤袋除尘器两种。旋风除尘器虽然具有结构简单、制造方便等优点，但对细微粉尘的去除效果差强人意；滤袋除尘器除尘效率高，但普遍存在糊袋问题，严重影响了滤袋的使用寿命。虽然可以将多级除尘器并联使用达到除尘目的，但存在设备占地面积大、造价高等问题。旋风-滤袋复合除尘器将旋风和滤袋两种除尘器组合为一体，既将两种除尘器的优点集为一体，还解决了空间占有率大等问题。

目前针对旋风-滤袋复合除尘器的研究还较少。廉继尧设计了一款新型旋风-袋式复合除尘器，该产品提高了除尘效率，降低了袋式除尘器的除尘负荷，且对粒径5μm以下的粉尘除尘效率达到99%；赵新义等也对新型复合除尘器进行了开发研究，通过将旋风分离器和袋式除尘器进行结合，组合生产了一款新式除尘器并投入应用，极大地降低了袋式除尘器的过滤载荷，降低了生产成本，提高了经济效益。本工作对目前市场存在的一种旋风-滤袋复合除尘器进行数值模拟分析，并通过引入导流板对其进行优化。

1 旋风-滤袋复合除尘器的构造及机理

旋风-滤袋复合除尘器主要由旋风除尘和滤袋除尘两部分组成，其结构见图1，包括喷吹系统、进风口、灰斗、滤袋、筒体和出风口。含尘气体首先通过进风口进入，并产生向下运动的旋转气流，粉尘颗粒在离心力的作用下甩向器壁，在失去惯性力以及重力作用下沿壁面下落，进入灰斗，完成一次除尘。

未分离的细粉尘颗粒在内旋气流的带动下进入滤袋除尘部分进行二级除尘，含细粉尘的气流经滤袋的充分过滤后由出风口排出。喷吹系统定时对滤袋进行反向喷吹，使粘附在滤袋的粉尘在重力的作用下下落至灰斗，提高滤袋的除尘效率。

图1 旋风-滤袋复合除尘器结构

1—喷吹系统；2—进风口；3—灰斗；4—滤袋；5—筒体；6—出风口。

为了更好地分析每个滤袋的气流分布情况，利用Fluent软件对滤袋的流量分配因数进行统计，并绘制成流量因数分配图。引入最大流量不均匀幅值与综合流量不均匀幅值来分析气体流量分配情况及不均匀程度。最大流量不均匀幅值越接近于零，分配越均匀。滤袋分布情况见图2。

图2 滤袋布置示意

2 数值模拟与分析

2.1 边界条件

旋风-滤袋复合除尘器内具有三维强旋流，且具有明显各向异性的湍流特点，整个流动可看成定常不可压缩流动。滤袋使用多孔介质模型。

入口：入口速度，28m·s-1；

出口：出口压力，0MPa；

湍流模型：标准k-ε湍流模型；

多孔介质跳跃边界条件(porous-jump)：渗透率为2×10-11m2，介质厚Δm为2mm，压力跳跃因数C2为零。

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