除尘滤筒对撞脉喷清灰的实验与数值模拟研究

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滤筒除尘器可有效控制工业粉尘污染,控尘高效、阻力适中,滤筒清灰是除尘器运行的重要环节之一,然而,目前广泛采用的是脉冲喷吹清灰存在严重的清灰不良问题。鉴于此,本文研究了新型对撞式脉冲喷吹清灰,通过数值模拟与实验观测相结合,考察对撞脉喷气流的流场演变规律,主要内容如下:1)数值模拟发现,对撞射流在长度较短或直径较小的滤筒内的碰撞更加剧烈:在长度较小的滤筒内,产生的静压力集中在滤筒内小核心区域,较少的作用在滤筒侧壁;在长滤筒的碰撞相对平缓,产生的静压力分布在更大的区域,可以作用在更多的滤筒壁面;在直径较小的滤筒内压力高且范围大,而在直径大的滤筒内,压力小且范围小。2)对撞喷吹启动时差Δt对不同长度和直径的滤筒内的对撞喷吹性能都有显著影响。在一定时差范围内射流压力波之间才能发生有效的碰撞,实现较好的喷吹强度。整体而言喷吹强度均随Δt呈双峰分布,并且Δt>0s(上部较下部先启动喷吹)对应的喷吹强度总体上大于Δt<0s对应的情形。在射流压力波起主要作用的滤筒尺度范围内,最佳时差随滤筒长度增加而增加,随滤筒直径改变不明显。喷吹均匀性随时差的变化呈现与喷吹强度相对应的“倒双峰”分布。3)实验研究发现,与顶部喷吹相比较,具有更长喷吹管的底部喷吹,产生的喷吹强度更小,消耗的压缩气体更多。滤筒内壁压力随着顶底部喷吹时差Δt总体上为先增后降,在Δt=[-0.040,0.100]s区域内各自出现压力峰值。当喷吹时差为0.001s,则上中下三个测点的平均压力峰值可以达到最大,为3.036kPa,变异系数0.484。若采用变时差方式喷吹,可提高喷吹强度至3.541kPa(是传统仅顶部喷吹的4.53倍),变异系数降为0.480。本文所研究的对撞脉喷清灰技术,改变了除尘滤筒传统单一点源式喷吹的局限,可有效解决清灰不良问题,避免清灰死区,保障除尘系统稳定高效运行。
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