布袋除尘器内部的流场及清灰过程

　　随着低碳经济趋势的到来和技术水平的口益提高，环保已经成为人们的共识。二十一世纪的我国，伴随着经济的高速发展，而随之带来的环境问题也严重，我国已经成为世界上大气污染严重的之一，特别是在能源工业、人口集中的城市，污染程度严重。煤炭是我国的主要能源，占我国一次能源结构中的比例为75%以上，虽然到2050年75%的比例将下降到40%左右，但是仍然在能源结构中具有重要的地位，所以煤烟型污染依然是污染大气主要形式。因此，在节能减排的政策指引下，大气污染控制的是对烟尘、粉尘的治理。布袋除尘器是早出现的干式除尘设备中净化而且应用为广泛的除尘设备之一。布袋除尘器的效率可以高达，可以捕集到0.1m左右的粉尘，而且滤袋不受粉尘化学组成、颗粒分散度等因素的影响。随着袋式除尘技术的不断进步，布袋除尘器正凭借着其运行稳定，使用灵活，操作简单，除尘等诸多优点，在治理大气污染、保护环境清洁、保护人体健康、粉尘回收利用尤其是在工业生产中发挥着的作用布袋除尘器可以处理粘性粉尘、高温高湿含尘气体以及粉尘等，被广泛应用于冶金、机械、有色金属加工、水泥、化工、火电等行业。在大力提倡发展低碳环保经济的时代背景下，效率、运行稳定、结构简单、操作维护方便的袋式除尘设备将具有广阔的市场前景。综上所述，研究和适合我国低碳经济要求的袋式除尘设备具有重要的理论意义和应用价值。
　　布袋除尘器内部的流场包括两种流场，布袋除尘器脉冲清灰系统中喷吹管的流场和除尘器内部腔体结构流场。一方面布袋除尘器的脉冲喷吹清灰系统喷吹清灰过程为：在进行脉冲喷吹清灰时，脉冲喷吹清灰气流使滤袋内的压力上升，滤袋向外膨胀，当袋壁被膨胀到位置时，滤袋膨胀的张力使滤袋产生强烈的冲击振动，同时获得大反向加速度，使滤袋向内收缩。当滤袋收缩后，滤袋表面的粉尘层开始不受张力作用，而是受惯性力的作用从滤袋上脱落下来。
　　脉冲喷吹清灰过程中，由于脉冲喷吹时瞬间气流速度大，测定喷吹口处的压力和气流的速度的困难，现阶段设计中脉冲清灰系统设计参数基本上凭经验确定，这就带来了喷吹气流因为设计导致不均匀。另一方面布袋除尘器的袋室腔体结构与除尘器的除尘效率、除尘器压力损失和除尘器滤袋使用寿命关系密切。目前在布袋除尘器结构的设计过程中，主要还是依靠经验数据，人为主观因素存在较多，经常达不到很好的除尘效果。因此，过去带有主观因素的布袋除尘器设计，容易造成设计失误，同时带来部分能源的浪费。布袋除尘器的优点是突出的，生产中有个不足就是更换滤袋，但是为了降低使用成本，应该采取一些措施来保护滤袋，从而延长滤袋的使用寿命。本文目的通过优化布袋除尘器喷吹管和其内部结构来达到降低布袋除尘器能耗、增加滤袋使用寿命和除尘效率的等目的。首先对布袋除尘器喷吹管和其内部气流的运动情况、气流的速度场和气流的压强场的分布有明确的了解，才能分析除尘器结构对气流流动状态的影响。后通过气流的速度场和压强场分布来实现设计除尘器的目的。物理实验通常做的是放大试验，受资金、试验场地、设备的局限，只能对除尘器总流的参数进行研究，对于布袋除尘器内各个局部位置气流的分布很难清晰的了解。
　　考虑以上两方面的原因，数值模拟就体现出了明显的优势。数值模拟方法是计算流体力学、计算传热学的新的研究方法。本文结合生产设计探索性应用目前流行的计算流体动力学(CFD)软件之一的Fluent对布袋除尘器喷吹系统中的重要组成之一的喷吹管和布袋除尘器内部的流场进行数值模拟。