針對傳統(tǒng)電改袋除塵器內部煙氣分布不均勻，無法實現(xiàn)在除塵器運行中更換濾袋等問題，提出一種新型電改袋除塵器，并利用CFX軟件對其流場進行了數(shù)值模擬。結果表明:與傳統(tǒng)電改袋除塵器相比，新型電改袋除塵器各袋室處理煙氣量基本相同，濾袋底部區(qū)域氣流速度分布均勻，偏流程度小，可有效地防止濾袋磨損和二次揚塵。
0引言
鋼鐵行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，根據(jù)鋼鐵工業(yè)和市場分析公司(MEPS)發(fā)布的鋼鐵產(chǎn)量報告，2013年我國以7.79億t的粗鋼產(chǎn)量位居*，占粗鋼產(chǎn)量的48.5%，同時鋼鐵行業(yè)粉塵排放量約占我國工業(yè)粉塵排放總量的25%，其中燒結工藝作為鋼鐵生產(chǎn)的主要工藝之一，其煙塵排放占總排放的42.3%。燒結機尾煙氣具有溫度較高(80～150℃)、濕度較大(3%～5%)及粉塵比電阻偏高(109～1012Ω˙cm)等特點，目前煙塵凈化設備以電除塵器為主[2]。但是電除塵器存在對0.1～2μm的細顆粒物除塵效率低，受粉塵特性變化影響大等局限性，很難達到GB28662—2012《鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》規(guī)定的顆粒物排放限值為30mg/m3的標準要求，因此燒結機尾電除塵器亟需改造。目前，國內外電除塵器改造的主要方案有電改電、電袋復合、電換袋和電改袋。與其他三種方案相比，電改袋方案具有投資低，對細顆粒物除塵效率高等優(yōu)勢。因此，在工業(yè)實踐中得到廣泛應用。
所謂電改袋，是指保留電除塵器殼體和原有的進氣方式，只改變內部結構，從而實現(xiàn)電除塵器到袋式除塵器的改造。以某燒結廠機尾電除塵器為例，傳統(tǒng)電改袋除塵器結構如圖1所示，該結構保留電除塵器的進氣箱、殼體、出氣箱和灰斗，在殼體內設有袋室和凈氣室。雖然該電改袋除塵器運行阻力低，除塵效率高，可以充分利用電除塵器的內部空間，但仍然存在以下不足之處:
1)煙氣進入袋式除塵器時的分布狀況是影響除塵效率和濾袋壽命的關鍵因素之一。內部煙氣分布不均勻，易導致各濾袋所受負荷不同，且易引起濾袋間碰撞磨損，影響濾袋使用壽命，進而影響除塵器的除塵性能。
2)無法在除塵器運行中更換濾袋。如果其中一個濾袋破損，檢查或更換濾袋必須在停機狀態(tài)下進行，嚴重影響正常的生產(chǎn)。
針對以上傳統(tǒng)電改袋存在的問題，本文提出一種可實現(xiàn)離線清灰，在除塵器運行中更換濾袋，且氣流分布均勻的電改袋除塵器，并利用CFX軟件對其流場進行數(shù)值模擬，為除塵器結構設計和優(yōu)化提供依據(jù)，進而指導工程設計。
1新型電改袋除塵器結構
為了解決傳統(tǒng)電改袋氣流分布不均勻，無法在除塵器運行中在線更換濾袋等問題，以某燒結廠機尾電除塵器為例，通過以下改造方案可獲得新型電改袋除塵器，其結構如圖2所示。
1)拆除電除塵器內部的極板、極線、振打裝置、橫梁和高壓電源，保留電除塵器的進氣箱、出氣箱、殼體、灰斗及輸灰系統(tǒng)。
2)在原電除塵器的殼體外兩側對稱地設有煙道，煙道通過斜板分隔為進氣煙道和出氣煙道，煙道兩端分別與進氣箱、出氣箱連通;進氣煙道與袋室通過進風管連通。
3)在原電除塵器的殼體內設有花板和隔板，將其內部空間分隔為12個獨立的袋室和12個獨立的凈氣室。
4)在進風管內裝設蝶閥，在出氣煙道上部裝設提升閥。
除塵器正常運行時，蝶閥和提升閥均開啟，煙氣從除塵器入口進入進氣箱，流經(jīng)兩側進氣煙道進入袋室，實現(xiàn)煙塵凈化，潔凈氣流則向上進入凈氣室，并通過出氣煙道流入出氣箱，排放到除塵器外。當需要更換濾袋時，只需關閉相應袋室對應的蝶閥和提升閥，進行清灰或者換袋操作，其他袋室正常運行。
2電改袋除塵器數(shù)值模擬
2.1幾何模型及網(wǎng)格劃分
本文結合某燒結機尾電改袋工程實例，分別根據(jù)圖1和圖2建立傳統(tǒng)電改袋幾何模型和新型電改袋幾何模型:濾袋總數(shù)為2304條，濾袋間距為70mm×90mm，單條濾袋尺寸為160mm×7000mm，設計過濾風速為0.91m/min，當其中一個袋室關閉時，過濾風速為0.99m/min，*袋式除塵器的工作要求。
2.2數(shù)學模型
袋式除塵器正常工作過程遵循質量守恒、動量守恒和能量守恒定律，在CFX計算時采用的控制方程包括連續(xù)性方程、動量方程和能量方程。而除塵器內氣體流動為紊流狀態(tài)，因此必須選取湍流模型進行數(shù)值計算。鑒于RNGk-ε模型比標準k-ε模型在模擬湍流流動中有更高的可信度和精度，本文從湍流的實用性考慮，采用RNGk-ε模型來模擬電改袋除塵器流場分布。
2.3邊界條件
入口采用速度入口條件，為滿足煙氣處理量44×104m3/h，入口速度為16.3m/s，出口采用壓力出口邊界條件，壁面為無滑移壁面，濾袋為多孔介質模型，整個過程為等溫過程，模擬中煙氣溫度為100℃，介質為不可壓縮空氣。
