循环流化床锅炉电袋组合式除尘器的设计计算

论文摘要

国家863计划资源环境技术办公室将“大型燃煤电站锅炉烟气排放控制技术与装备”作为第三批重点研究项目,其中课题之一就是:“大型燃煤电站锅炉烟气电袋复合除尘技术与装备”。随着工业建设的迅猛发展,大气污染物烟尘排放总量要加强控制,国家有关烟尘排放标准日益严格,2004年初颁布《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）后,许多电厂改用低硫煤,降低二氧化硫浓度,导致烟尘的比电阻升高,静电除尘器除尘效率降低,造成燃煤电站锅炉原有的静电除尘器难以到达新的排放要求（50mg/m3）,需要对其进行技术改造。本文结合循环流化床锅炉的特性提出了一种新型的电袋组合式除尘器,并对其结构的设计计算进行研究。通过对静电预除尘器除尘效率进行理论计算和静电除尘器后烟气中粉尘的动力径分布进行分析,得出该种新型除尘器前部的静电预除尘器宜采用一个电场。袋式除尘器气流均匀性的研究采用了与实际工程使用的袋式除尘器几乎相近的除尘箱体做物理模型,采用CFD模拟方法中的k-ε湍流模型对除尘箱体内的气流组织进行数值模拟。通过对滤袋阻力、过滤风速、袋间距等参数变化的袋式除尘器箱体内的气流组织进行模拟计算得出:除尘器箱体内的气流运动差异性较大,特别表现在滤袋气流过滤速度上,靠箱体外区的速度要高于内区的速度;单条滤袋由上而下（距气流排出口）,气流过滤速度逐渐减小。根据研究得出,工程设计时尽量使气流以较低速度从除尘箱体下部向上流动;烟道和阀孔的设计气流速度不应过大;滤袋宜采用较大的滤袋间距,较低的过滤风速。运用CFD软件模拟脉冲喷吹时滤袋内的气流组织,得出以下结论:脉冲气流喷入滤袋时,由于气流速度比较大,滤袋口下方靠近边壁处产生负压区,诱导上箱体空气进入滤袋,形成诱导气流;行喷吹时高速气流从喷吹口内喷入滤袋,速度衰减很快,动压转变成静压,袋底的速度几乎为零,袋内外的压差比较大,清灰效果较好。滤袋袋口到其下方600mm这一段,滤袋内的压力较小而且还有负压存在,滤袋上的气流穿过速度也较小,在这一段上的清灰效果比较差。在滤袋的中部,反向气流穿过滤袋的速度保持在20m/s以上,且滤袋内的压力也较大,有利于清灰。本文还结合本人全程参与的山西某电厂循环流化床锅炉尾部静电除尘器改造改造工程,对电袋组合式除尘器进行设计计算并应用于实际工程。改造前锅炉静电除尘器烟尘排放浓度为268.15mg/Nm3,改造后锅炉静电除尘器烟尘排放浓度为9.81mg/Nm3,年减少排尘量1641吨,取得了显著的社会环境效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 循环流化床锅炉介绍及其特性
• 1.3 静电除尘器所面临的问题
• 1.4 电袋组合式除尘器技术现状
• 1.5 课题内容及方法
• 1.5.1 静电预除尘器电场数的选择
• 1.5.2 静电预除尘器效率
• 1.5.3 布袋除尘器气流组织的影响因素
• 1.5.4 脉冲喷吹的模拟分析
• 1.5.5 课题研究方法
• 第二章 电袋组合式除尘器
• 2.1 现有电站锅炉静电除尘器的一般结构形式及改造方案
• 2.1.1 静电除尘器的一般形式
• 2.1.2 静电除尘器改造方案比较
• 2.2 新型的电袋组合式除尘器
• 2.2.1 电袋组合式除尘器的主要结构形式
• 2.2.2 新型电袋组合式除尘器结构形式
• 2.3 新型电袋组合式除尘器结构设计
• 2.3.1 预除尘装置
• 2.3.2 前部静电预除尘器和后部布袋除尘器衔接设计
• 2.3.3 进气烟道及阀孔的设计
• 2.3.4 布袋除尘器的设计
• 第三章 电袋组合式除尘器中静电预除尘器的效率计算
• 3.1 静电除尘器的工作原理及影响因素
• 3.1.1 工作原理
• 3.1.2 影响因素
• 3.2 电袋组合式除尘器中静电除尘器的除尘效率计算
• 3.3 静电预除尘器电场数的分析与选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 电袋组合式除尘器气流组织数值模拟结果与分析
• 4.1 袋式除尘器内流场数值模拟方法
• 4.1.1 湍流模型的选取
• 4.1.2 建立控制方程
• 4.1.3 设定边界条件
• 4.1.4 划分计算网格
• 4.1.5 Fluent求解方法
• 4.2 过滤单元模拟及分析
• 4.2.1 建立模型并生成网格
• 4.2.2 边界条件设置
• 4.3 模拟结果与分析
• 4.3.1 入口气流均匀性分析
• 4.3.2 气流分布均匀性分析
• 4.3.3 流量均匀性分析
• 4.3.4 单条滤袋过滤速度分析
• 4.3.5 滤袋过滤阻力分析
• 4.4 滤袋的阻力对除尘器的影响
• 4.4.1 对气流组织的影响
• 4.4.2 对单个滤袋过滤风量的影响
• 4.5 设计过滤风速对除尘器的影响
• 4.5.1 对单个滤袋过滤风量的影响
• 4.5.2 对气流组织的的影响
• 4.6 滤袋间距对除尘器的影响
• 4.6.1 对单个滤袋过滤风量的影响
• 4.6.2 对单个滤袋过滤风速的影响
• 4.6.3 对滤袋间隙空气流速的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 脉冲喷吹数值模拟分析
• 5.1 射流的简介
• 5.1.1 脉冲喷吹中的射流的基础知识
• 5.1.2 袋式除尘器中喷吹射流的特性
• 5.1.3 射流的基本方程
• 5.2 喷吹模型的建立与参数确定
• 5.2.1 边界条件设置
• 5.2.2 诱导气量的理论计算
• 5.2.3 单个喷嘴空气流量的确定
• 5.2.4 对喷嘴处截面速度的修正
• 5.3 模拟结果与分析
• 5.3.1 诱导气量分析
• 5.3.2 喷吹气流分布
• 5.4 本章小结
• 第六章 电袋除尘器改造工程的应用案例
• 6.1 工程概况
• 6.2 除尘改造的技术参数要求
• 6.3 电袋组合除尘器的结构设计
• 6.3.1 电袋组合式除尘器设计
• 6.3.2 电袋组合式除尘器结构
• 6.3.3 电袋组合式除尘器的技术性能参数
• 6.3.4 电袋组合式除尘器的结构技术特点
• 6.4 电袋组合式除尘器的运行状况及效益分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论
• 7.1 结论
• 7.2 存在问题及建议
• 参考文献
• 研究生期间发表的论文与专利
• 致谢