濾筒除塵器按安裝方式分，可以分為斜插式，側裝式，吊裝式，上裝式。 濾筒除塵器按濾筒材料分，可以分為長纖維聚酯濾筒除塵器，復合纖維濾筒除塵器，防靜電濾筒除塵器，阻燃濾筒除塵器，覆膜濾筒除塵器，納米濾筒除塵器等。

圖 1 實驗用物理模型

1. 2、數學模型：

研究氣流在除塵器內部流動的均勻性，將含塵氣流設為等溫不可壓縮、定常單相流運動，計算模型采用 SIMPLE 算法。通過分析各湍流模型的優缺點，氣

［6-7］

，其

流在濾筒除塵器內部運動采用標準 k－ε 模型

對應的輸送方程為







μi

k

t

( ρk)  +

xi

( ρkui ) =

xj

[(μ +

)

xj

]

σk

+ Gk  + Gb  － ρε － YM  + Sk ，

( 1)







μi

ε

t

( ρε)  +

xi

( ρεui ) =

xj

[(μ +

)

xj

]

σε

+ C1ε

ε

(

Gk  + C3ε Gb

)

－ C2ε ρ

ε2

+ Sε

，

(

2

)

k

k

式中，Gk 是由于平均速度梯度引起的湍動能 k 的產生項; Gb 是由于浮力引起的湍動能 k 的產生項; YM 代表可壓縮湍流中脈動擴張的貢獻; C1 ε 、C2 ε 和 C3 ε 為經驗常數，C1 ε = 1． 44、C2 ε = 1． 92、C3 ε = 0． 09; σk 和 σε 分別是與湍動能 k 和耗散率 ε 對應的 Prandtl 數，σk = 1． 3 和 σε = 1． 0; Sk 和 Sε 是用戶定義的源項。

1． 3 邊界條件

邊界條件中入口為速度入口，出口為壓力出口。經實驗測試取入口速度 13 m / s，表壓為－ 1 500 Pa。

濾筒數學模型選用多孔跳躍介質模型，設置滲透率為

1． 4×10－10 m2 。有限厚度的多孔介質的壓力變化是用

達西定律和一個附加的慣性損失結合					［8－9 ］	來定義:
P = － (	μ	v + C2	1	ρυ2 ) m，		( 3)
	α		2

  式中， P 為壓力; μ 為層流運動黏度; α 為滲透率; v為法向速度; C2 為壓力躍升系數; ρ 為流體密度; m為介質厚度。

2、濾筒除塵器模擬優化：

2. 1、濾筒除塵器流場模擬分析：

本研究取灰斗和除塵室交界面作為進入濾筒時

［10］	，交界面尺寸為 1 200 mm×800 mm，
氣流分布情況

將斷面平分成 12×8 個 100 mm×100 mm 平面區。評價氣流分布的方法采用美國 ＲMS 標準，即相對均方

			［11］		為
根法，相對均方差公式
			1	n		[	vi	－ v	] 2 ，		( 4)
	σ =			∑i=1
			n
								珋v
	槡
式中，	為測點上的流速，							; 珋為斷面的平均流速，
vi					m / s v
m / s; n 為斷面上測點數。
經數值模擬計算得到相對均方差值為 0. 43，均

 

勻性差，該斷面的流速分布如圖 2 所示。從圖 2 可以明顯看出: 速度梯度大，進風口對面側速度偏高，均勻性差。

圖 2 水平斷面速度云圖

2. 2、濾筒除塵器優化設計：

原物理模型為下進風濾筒除塵器，內部無均流裝置，流場均勻性差; 進風口和出風口非對稱分布，流場均勻性進一步惡化; 進風口距箱體底端較近，箱體底端的積灰，會不斷被卷吸揚起，產生的“二次揚塵”增加濾筒過濾負荷，并使過濾效率降低。

 

  現針對濾筒除塵器流場均勻性及結構問題，對其進行改進優化。濾筒除塵器按進風口位置分為上進風、下進風和側進風。若除塵器改為上進風方式，濾筒、噴吹系統、箱體等都需大幅度改動，經濟成本較高; 側進風方式氣流均勻性好，但是鋼材消耗率高; 下進風方式結構簡單，成本較低。本研究結合側進風流場均勻性高和下進風結構簡單兩者優點，做如圖 3 所示的改動。結構方面: 調整進風口和出風口位置，使其相對分布; 縮短除塵室長度，改設倒四棱臺灰斗，并

［12］	，避免“二次揚塵”現象; 采用 N 型
設灰斗擋風板
	［13］	，防止風道中氣流
風道進風方式，風道中設導流板
	［10，14］		，通過調整其角
分配不均; 箱體內設氣流均布板

度和數量使濾筒除塵器內部流場均勻性達到最佳。

圖 3 優化后的濾筒除塵器結構

3、結果與討論:

   本研究采用 5 因素 4 水平的正交表 L16( 45 ) 來制

定正交試驗，因素水平表見表 1。
		表 1		濾筒除塵器因素水平表
		Table 1		Factor level of cartridge filter
					因	素
	水平	導流板	導流板角		氣流均		氣流均	灰斗擋
					布板數		布板角度	風板長度
		數 A / 對	度 B / ( °)
					C / 個		D / ( °)	E / mm
1		0		0		0	5	0
2		1		10		1	10	60
3		2		20		2	15	120
4		3		30		3	20	180

忽略各因素間的交互作用，優化的濾筒除塵器正交試驗表見表 2。

表 2 濾筒除塵器優化正交試驗

			因素水平			相對均
試驗序號						方差值
	A	B	C	D	E
						σ
1	1	1	1	1	1	0. 57
2	1	2	2	2	2	0. 32
3	1	3	3	3	3	0. 36
4	1	4	4	4	4	0. 35
5	2	1	2	3	4	0. 48
6	2	2	1	4	3	0. 52
7	2	3	4	1	2	0. 29
8	2	4	3	2	1	0. 51
9	3	1	3	4	2	0. 53
10	3	2	4	3	1	0. 60
11	3	3	1	2	4	0. 37
12	3	4	2	1	3	0. 37
13	4	1	4	2	3	0. 30
14	4	2	3	1	4	0. 36
15	4	3	2	4	1	0. 61
16	4	4	1	3	2	0. 53

	表 3	濾筒除塵器正交試驗極差分析結果
	Table 3  Ｒange analysis results of orthogonal
		experiment for cartridge filter
因素	各水平下相對均方差值 σ 的平均值				極差	較優
						水平
	水平 1	水平 2	水平 3	水平 4
A	1. 6	1. 8	1． 87	1. 8	0. 27	A1
B	1. 88	1. 80	1. 63	1. 76	0. 25	B3
C	1. 99	1. 78	1. 76	1. 54	0. 45	C4
D	1. 59	1. 50	1. 97	2. 01	0. 51	D2
E	2. 29	1. 67	1. 55	1. 56	0. 74	E3

對數據進行分析，各因素在試驗中的主次順序為E、D、C、A、B，由極差值 Ｒ 可以得出較優水平為 A1 、 B3 、C4 、D2 、E3 。針對較優水平重新建模，新模型的氣流速度軌跡圖如圖 4 所示，優化后的濾筒除塵器氣流經灰斗擋風板、氣流均布板導流后，氣流絕大部分均勻向上運動，灰斗只是存在一個較小渦旋，并且灰斗上方氣流形成的空氣幕能夠避免灰斗內灰塵上揚。

經數值模擬計算得出其水平斷面相對均方差值

σ = 0. 26，較優化前明顯減小。從圖 5 可以看出濾筒除塵器優化前后 X 方向對應測點平均速度分布，優化前氣流分布為進風口對面側速度高，而另一側速度低，均勻性差; 優化后氣流均勻性顯著提高，氣流經過

N 型風道管壁和灰斗擋風板一次、二次碰撞等均流作用后，噴射出的氣流經氣流均布板進一步均流，使得氣流進入濾筒前總體趨于均勻。由于箱體壁面對氣流阻擋作用，X 軸方向兩側壁面速度稍高，但影響較小。

圖 5 濾筒除塵器優化前后的速度分布

 4、結 論:

　　濾筒除塵器的結構是由進風管、排風管、箱體、灰斗、清灰裝置、導流裝置、氣流分流分布板、濾筒及電控裝置組成，類似氣箱脈沖除塵器結構。
　　濾筒在濾筒除塵器中的布置很重要，既可以垂直布置在箱體花板上，也可以傾斜布置　在花板上，從清灰效果看，垂直布置較為合理。花板下部為過濾室，上部為氣箱脈沖室。在除塵器入口處裝有氣流分布板。