袋式除尘器在运行中存在滤袋过滤风量分配不均问题，现有增加导流板的方式增加了结构的复杂性。为解决此问题，本论文提出一种基于调整部分滤袋渗透率的滤袋质量流量均匀分配方法。该方法通过将除尘器内流量偏大区域滤袋的渗透率合理减小，使滤袋质量流量分布性获得提高，且除尘器初始阻力的增长很小，具有可行性和创新性。
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基于调整局部滤袋渗透率的袋式除尘器流量分配方法
近年来，环境空气中PM2.5的危害已逐渐被公众认识，颗粒物污染治理问题备受重视。袋式除尘器因其具有可以高效去除含尘气流中微细颗粒物的特点，广泛应用于煤矿、非煤矿山、冶金、电力、水泥等工业生产中的粉尘净化领域。袋式除尘器进风方式可分为上进风、侧进风和下进风3种。下进风袋式除尘器在实际运行中存在滤袋过滤负荷严重不均的问题，含尘气流进入除尘器后形成的冲击射流未能均匀分配至中箱体，造成部分滤袋过早磨损、二次扬尘等后果，降低了除尘效率和滤袋使用寿命。通过优化设计对袋式除尘器滤袋流量分配进行调控，促进袋式除尘器高效运行，是袋式除尘器应用中的重要课题，对于指导袋式除尘器的设计和改造具有重要的理论和实际意义。
滤袋流量分配受除尘器流场的影响。对袋式除尘器内部流场分布的研究仅依靠实验测试存在周期长、难度大等问题。随着计算流体力学的发展，越来越多的学者将数值模拟方法用于袋式除尘器流场分布分析，验证了数值分析、模型试验和现场测试结果的一致性，并通过流场的数值模拟分析气流不均对袋式除尘器阻力、效率和滤袋寿命造成的影响，表明了气流均匀分布的重要性。
为改善除尘器内流场分布，学者就影响风流均匀性的因素和改善方式进行了研究。袋式除尘器流场分布受进口方式、进口风速和过滤风速、滤袋几何特征、滤袋布置方式等多种因素的影响。上下复合进风、双侧下进风或多入口下进风等进风方式可减少气流对滤袋的冲刷并使气流更均匀。滤袋长度与除尘器高度之间合适的布置关系有利于气流的均匀。可以看出，影响袋式除尘器流场均匀性的因素较多。在实际应用中，将进风口设置在中箱体下部，可以增加粉尘的沉降空间，减少因灰斗积灰带来的粉尘冲刷滤袋，引起滤袋破损等问题。为突出重点，笔者对中箱体下进风袋式除尘器的气流均匀性进行研究，并固定除尘器进口形式、滤袋几何参数和布置方式等因素。
安装导流装置也是使气流均匀分布的重要手段。安海超、任美桃等、刘威等、高广德和LIMA等利用数值模拟方法讨论了在袋式除尘器灰斗内设置导流板对风流均匀性的影响。颜翠平等、乐文毅等研究了在滤袋下方设置导流板对滤袋流量分配进行调整。李少华等、SCHROOTEN等研究发现在除尘器入口处加导流板可以改善除尘器内气流分布的均匀性，减少滤袋的磨损。CROOM指出通过改进进风口和袋式除尘器导流板结构，可以有效提高除尘器的除尘效率。但加装导流板会增加结构的复杂性，本文暂不考虑导流板的问题。
滤袋渗透率的不同也会改变气流的分配。高晖等通过数值模拟计算发现过滤介质渗透率影响滤袋的气体流量分配，但针对的是袋式除尘器箱体内滤袋渗透率的整体变化。通过调整流量较大区域滤袋渗透率进行流量分配调控，可以在不改变现有除尘器结构的条件下进行，这是可探索的方法，而在此方面的研究还很少。
笔者将利用数值模拟方法，对中箱体下进风方式袋式除尘器流场的均匀性进行分析，并探讨通过改变局部区域滤袋渗透率来改善流场分布均匀性的新方法。
图1 几何模型
图 2 滤袋编号
图3 网格无关性检验
图4 袋式除尘器实验装置示意
图5 阻力实验值与模拟值的对比
图6 不同过滤风速下中箱体下进风式袋式除尘器中心剖面速度矢量
图7 不同过滤风速时滤袋质量流量分配系数曲面云图
图8 不同过滤风速下滤袋质量流量分配
图9 调整滤袋渗透率后质量流量分配系数曲面云图
图10 改变8～10列滤袋渗透率下每列滤袋的平均质量流量
研究方向
主要成果
致力于通风与颗粒物控制理论与技术的研究，在过滤理论与过滤材料、除尘器设计与优化、多元通风烟尘控制方法、飞沫气溶胶运移与控制等方面进行了深入的研究，形成成套技术和国家卫生健康委粉尘危害工程防护先进适宜技术、国家标准或行业标准、发明专利等成果，为粉尘防控、创造安全健康环境提供技术支持。
来源：
林秀丽，胡晓峰，闫彩莲，等. 基于调整局部滤袋渗透率的袋式除尘器流量分配方法[J]. 煤炭学报，2024，49(7)：3007−3016.
