設(shè)備的設(shè)計(jì)方案圖見圖1。

圖1 設(shè)計(jì)方案圖

圖2 花板布置編號(hào)

除塵器內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)包括：進(jìn)氣口導(dǎo)流板；氣體分布板(高度8640mm，分布板開孔率27％)；灰斗阻流板(每灰斗居中一件，且灰斗阻流板上沿高出灰斗上沿500mm)；濾袋、花板(布置編號(hào)見圖2)；催化劑(兩層)。

2.1 建模

數(shù)值模擬試驗(yàn)范圍從除塵器進(jìn)氣口到脫硝部分出口。內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含進(jìn)氣口導(dǎo)流板、氣體分布板、灰斗阻流板、內(nèi)部支撐架、濾袋、花板、催化劑。按幾何比例為1：1建立的數(shù)值模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，方案模型?/span>圖3所示，合理簡(jiǎn)化除塵器殼體及催化劑結(jié)構(gòu)。建模和氣流模擬仿真平臺(tái)分別為SW和FlowSimulation。

圖3 方案模型圖

2.2 仿真

進(jìn)口邊界條件采用進(jìn)口體積流量邊界條件；出口邊界條件采用壓力出口邊界條件；濾袋和催化劑分別采用相對(duì)應(yīng)的多孔介質(zhì)。網(wǎng)格劃分采用整體網(wǎng)格和局部網(wǎng)格結(jié)合，提高流固接觸局部細(xì)化等級(jí)。

2.2.1原始方案仿真結(jié)果及分析

2.2.1.1原始方案模型及仿真結(jié)果

原始方案模型見圖3。通過軟件模擬，得到內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)跡線圖(圖4)、袋底氣流速度分布圖(圖5)、催化劑入口煙氣流速分布及均方根差(表1)。

圖4 內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)跡線圖

圖5 袋底氣流速度分布圖

表1 原始方案催化劑入口煙氣流速分布及均方根差

2.2.1.2仿真結(jié)果分析

由圖4、圖5可以看出：

(1)氣流進(jìn)入第一個(gè)灰斗后，經(jīng)灰斗阻流板阻流，在第一個(gè)灰斗形成渦流后上揚(yáng)，與下行氣流共同作用，至氣流上揚(yáng)沖刷袋底，B、C袋區(qū)較明顯。

(2)氣流進(jìn)入袋底區(qū)域后速度雖然有所下降，但是氣流仍然會(huì)在最后一個(gè)灰斗形成渦流。

(3)在B、C、D、E、F、G區(qū)袋底區(qū)域氣流速度明顯存在局部偏高的情況，且大部分區(qū)域氣流速度高于213m/s。之所以出現(xiàn)上述情況，我們認(rèn)為與此有關(guān)：氣流從進(jìn)氣口進(jìn)入袋區(qū)時(shí)，大部分氣流方向沿正面板角度向下進(jìn)入灰斗，造成灰斗阻流板對(duì)氣流阻擋面積過大。

2.2.1.3改進(jìn)方案

針對(duì)上述出現(xiàn)的問題及原因分析，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做如下改進(jìn)：

(1)調(diào)整原設(shè)計(jì)灰斗阻流板高度，將灰斗阻流板高于灰斗上沿500mm部分取消，這樣可以減少灰斗阻流板高度對(duì)氣流的阻擋。

(2)在第一個(gè)灰斗內(nèi)增加一件灰斗阻流板，位于原來灰斗阻流板的前面。因氣流進(jìn)入除塵器后是沿進(jìn)氣口正面板向下流動(dòng)，在第一個(gè)灰斗的灰斗阻流板前增加一塊阻流板后，可以減少阻流板對(duì)氣流的攔截量，減輕上揚(yáng)氣流對(duì)主氣流的影響。

(3)增加水平阻流板。在進(jìn)氣口正面板下沿和灰斗上沿之間增加水平阻流板來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣流方向的微調(diào)整。

對(duì)于以上改進(jìn)方案是否可以有效地改善氣流分布、減小上揚(yáng)氣流對(duì)袋底的沖刷，仍采用CFD方法對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行氣流模擬試驗(yàn)，以驗(yàn)證改進(jìn)方案的效果。

2.2.2第一次改進(jìn)方案仿真結(jié)果及分析

2.2.2.1第一次改進(jìn)方案模型及仿真結(jié)果

第一次改進(jìn)方案模型見圖6。通過軟件模擬，第一次改進(jìn)方案的內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)跡線圖見圖7，袋底氣流速度分布圖見圖8，催化劑入口煙氣流速分布及均方根差見表2。

圖6 第一次改進(jìn)方案模型

圖7 第一次改進(jìn)方案內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)跡線

圖8 第一次改進(jìn)方案袋底氣流速度分布圖

表2 第一次改進(jìn)方案催化劑入口煙氣流速分布及均方根差

2.2.2.2第一次改進(jìn)方案仿真結(jié)果分析

根據(jù)第一次改進(jìn)方案氣流模擬結(jié)果的流動(dòng)跡線圖(圖7)和袋底氣流速度分布圖(圖8)來看：

(1)第一個(gè)灰斗不再產(chǎn)生上揚(yáng)氣流，B、C區(qū)袋底氣流速度明顯減?。?/span>

(2)第一個(gè)灰斗和最后一個(gè)灰斗渦流情況明顯減弱；

(3)氣流走向有所改善，B、C、D、E、F、G區(qū)袋底區(qū)域氣流速度也有明顯改善。但是仍有大部分區(qū)域氣流速度高于1.5m/s。

(4)第一層催化劑入口煙氣流速偏差為15.8％，略高于設(shè)計(jì)要求。

(5)通過內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)跡線圖4和圖7可以看出，氣流進(jìn)入除塵器后在分布板下沿和正面板之間都存在氣流高速度區(qū)域，而且此處氣流速度是在氣流進(jìn)入除塵器速度降低之后又升高。

原因分析：第一次改進(jìn)調(diào)整和增加灰斗阻流板雖然改善了氣流分布，但效果并不理想，而且沒有從整體上降低氣流速度；兩次的結(jié)構(gòu)方案都忽略了氣流在進(jìn)入袋區(qū)前速度增高的問題。

2.2.2.3改進(jìn)方案

針對(duì)第一次改進(jìn)后出現(xiàn)的問題及原因分析，從降低整體氣流速度入手，直接擴(kuò)大分布板下沿與正面板的垂直距離，保障煙氣通道暢通。因?yàn)榉植及逯饕饔檬潜Ｗo(hù)濾袋，分布板下沿不宜高于濾袋袋底水平高度，所以分布板高度調(diào)整范圍有限。而除塵器外形受場(chǎng)地制約，進(jìn)氣口也不能有大的改動(dòng)，只能考慮對(duì)進(jìn)氣口正面板作適當(dāng)調(diào)整，具體改進(jìn)如下：

(1)更改分布板的高度，使分布板下沿上移540mm。

(2)更改進(jìn)氣口正面板下面一塊板的長(zhǎng)度，使其上沿與分布板下沿處于同一水平高度。結(jié)合第一次改進(jìn)對(duì)灰斗阻流板的調(diào)整，以及本次對(duì)進(jìn)氣口正面板、分布板的調(diào)整進(jìn)行第二次方案改進(jìn)，并再次對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)做氣流模擬，以驗(yàn)證經(jīng)過兩次改進(jìn)之后氣流分布情況、袋底氣流速度、催化劑第一層入口煙氣流速是否達(dá)到比較理想的狀態(tài)。

2.2.3第二次改進(jìn)方案仿真

2.2.3.1第二次改進(jìn)方案模型及仿真結(jié)果

第二次改進(jìn)方案模型見圖9。

圖9 第二次改進(jìn)方案模型

圖10 第二次改進(jìn)方案內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)跡線

圖11 第二次改進(jìn)方案袋底氣流速度分布圖

表3 第二次改進(jìn)方案催化劑入口煙氣流速分布及均方根差

表4 分布板下沿與正面板通道模擬結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比

通過軟件模擬，第二次改進(jìn)方案的內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)跡線圖見圖10，袋底氣流速度分布圖見圖11，催化劑入口煙氣流速分布及均方根差見表3。分布板下沿與正面板通道之間的氣流參數(shù)對(duì)比見表4。

2.2.3.2第二次改進(jìn)方案仿真結(jié)果分析

(1)通過對(duì)比，第二次改進(jìn)方案有效且明顯降低了氣流速度。從表4的模擬結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比中可以看到第二次改進(jìn)方案確實(shí)降低了氣流流經(jīng)分布板下沿與正面板間通道的氣流速度，而且氣流流經(jīng)此處的平均速度下降了21.64％。

(2)袋底區(qū)域氣流速度滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)比三次方案模擬袋底氣流速度分布圖(圖5、圖8、圖11)，氣流速度分布隨結(jié)構(gòu)改進(jìn)而改變，并最終在第二次改進(jìn)后袋底區(qū)域氣流速度基本保持在國(guó)際認(rèn)可的氣流上升速度1m/s以下。

(3)第一層催化劑入口煙氣流速偏差為11.9％，滿足設(shè)計(jì)要求。

通過CFD氣流模擬，根據(jù)模擬結(jié)果分析，我們很容易看出設(shè)計(jì)改進(jìn)對(duì)氣流分布和氣流平均速度調(diào)整的具體情況。通過前后對(duì)比，我們可以清晰地看出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)是否合理有效，是否能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。根據(jù)氣流模擬試驗(yàn)結(jié)果改進(jìn)設(shè)計(jì)后，除塵單元袋底氣流能夠由最初的分布不太均勻到變得均勻、氣流速度過大調(diào)整到較理想設(shè)計(jì)值；催化劑第一層入口煙氣流速偏差也降為11.9％，滿足了SCR整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)第一層催化劑入口煙氣流速偏差要求。