濾筒除塵器按安裝方式分，可以分為斜插式，側(cè)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(fù)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(shí)驗(yàn)用物理模型

1. 2、數(shù)學(xué)模型：

研究氣流在除塵器內(nèi)部流動(dòng)的均勻性，將含塵氣流設(shè)為等溫不可壓縮、定常單相流運(yùn)動(dòng)，計(jì)算模型采用 SIMPLE 算法。通過分析各湍流模型的優(yōu)缺點(diǎn)，氣

［6-7］

，其

流在濾筒除塵器內(nèi)部運(yùn)動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn) k－ε 模型

對(duì)應(yīng)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(dòng)能 k 的產(chǎn)生項(xiàng); Gb 是由于浮力引起的湍動(dòng)能 k 的產(chǎn)生項(xiàng); YM 代表可壓縮湍流中脈動(dòng)擴(kuò)張的貢獻(xiàn); C1 ε 、C2 ε 和 C3 ε 為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，C1 ε = 1． 44、C2 ε = 1． 92、C3 ε = 0． 09; σk 和 σε 分別是與湍動(dòng)能 k 和耗散率 ε 對(duì)應(yīng)的 Prandtl 數(shù)，σk = 1． 3 和 σε = 1． 0; Sk 和 Sε 是用戶定義的源項(xiàng)。

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(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試取入口速度 13 m / s，表壓為－ 1 500 Pa。

濾筒數(shù)學(xué)模型選用多孔跳躍介質(zhì)模型，設(shè)置滲透率為

1． 4×10－10 m2 。有限厚度的多孔介質(zhì)的壓力變化是用

達(dá)西定律和一個(gè)附加的慣性損失結(jié)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(yùn)動(dòng)黏度; α 為滲透率; v為法向速度; C2 為壓力躍升系數(shù); ρ 為流體密度; m為介質(zhì)厚度。

2、濾筒除塵器模擬優(yōu)化：

2. 1、濾筒除塵器流場(chǎng)模擬分析：

本研究取灰斗和除塵室交界面作為進(jìn)入濾筒時(shí)

［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(gè) 100 mm×100 mm 平面區(qū)。評(píng)價(jià)氣流分布的方法采用美國 ＲMS 標(biāo)準(zhǔn)，即相對(duì)均方

			［11］		為
根法，相對(duì)均方差公式
			1	n		[	vi	－ v	] 2 ，		( 4)
	σ =			∑i=1
			n
								珋v
	槡
式中，	為測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)數(shù)。
經(jīng)數(shù)值模擬計(jì)算得到相對(duì)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(jìn)風(fēng)口對(duì)面?zhèn)人俣绕?，均勻性差?/p>

圖 2 水平斷面速度云圖

2. 2、濾筒除塵器優(yōu)化設(shè)計(jì)：

原物理模型為下進(jìn)風(fēng)濾筒除塵器，內(nèi)部無均流裝置，流場(chǎng)均勻性差; 進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口非對(duì)稱分布，流場(chǎng)均勻性進(jìn)一步惡化; 進(jìn)風(fēng)口距箱體底端較近，箱體底端的積灰，會(huì)不斷被卷吸揚(yáng)起，產(chǎn)生的“二次揚(yáng)塵”增加濾筒過濾負(fù)荷，并使過濾效率降低。

 

  現(xiàn)針對(duì)濾筒除塵器流場(chǎng)均勻性及結(jié)構(gòu)問題，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。濾筒除塵器按進(jìn)風(fēng)口位置分為上進(jìn)風(fēng)、下進(jìn)風(fēng)和側(cè)進(jìn)風(fēng)。若除塵器改為上進(jìn)風(fēng)方式，濾筒、噴吹系統(tǒng)、箱體等都需大幅度改動(dòng)，經(jīng)濟(jì)成本較高; 側(cè)進(jìn)風(fēng)方式氣流均勻性好，但是鋼材消耗率高; 下進(jìn)風(fēng)方式結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。本研究結(jié)合側(cè)進(jìn)風(fēng)流場(chǎng)均勻性高和下進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)簡單兩者優(yōu)點(diǎn)，做如圖 3 所示的改動(dòng)。結(jié)構(gòu)方面: 調(diào)整進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口位置，使其相對(duì)分布; 縮短除塵室長度，改設(shè)倒四棱臺(tái)灰斗，并

［12］	，避免“二次揚(yáng)塵”現(xiàn)象; 采用 N 型
設(shè)灰斗擋風(fēng)板
	［13］	，防止風(fēng)道中氣流
風(fēng)道進(jìn)風(fēng)方式，風(fēng)道中設(shè)導(dǎo)流板
	［10，14］		，通過調(diào)整其角
分配不均; 箱體內(nèi)設(shè)氣流均布板

度和數(shù)量使濾筒除塵器內(nèi)部流場(chǎng)均勻性達(dá)到最佳。

圖 3 優(yōu)化后的濾筒除塵器結(jié)構(gòu)

3、結(jié)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(yàn)，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(dǎo)流板	導(dǎo)流板角		氣流均		氣流均	灰斗擋
					布板數(shù)		布板角度	風(fēng)板長度
		數(shù) A / 對(duì)	度 B / ( °)
					C / 個(gè)		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(yōu)化的濾筒除塵器正交試驗(yàn)表見表 2。

表 2 濾筒除塵器優(yōu)化正交試驗(yàn)

			因素水平			相對(duì)均
試驗(yàn)序號(hào)						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(yàn)極差分析結(jié)果
	Table 3  Ｒange analysis results of orthogonal
		experiment for cartridge filter
因素	各水平下相對(duì)均方差值 σ 的平均值				極差	較優(yōu)
						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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，各因素在試驗(yàn)中的主次順序?yàn)镋、D、C、A、B，由極差值 Ｒ 可以得出較優(yōu)水平為 A1 、 B3 、C4 、D2 、E3 。針對(duì)較優(yōu)水平重新建模，新模型的氣流速度軌跡圖如圖 4 所示，優(yōu)化后的濾筒除塵器氣流經(jīng)灰斗擋風(fēng)板、氣流均布板導(dǎo)流后，氣流絕大部分均勻向上運(yùn)動(dòng)，灰斗只是存在一個(gè)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(nèi)灰塵上揚(yáng)。

經(jīng)數(shù)值模擬計(jì)算得出其水平斷面相對(duì)均方差值

σ = 0. 26，較優(yōu)化前明顯減小。從圖 5 可以看出濾筒除塵器優(yōu)化前后 X 方向?qū)?yīng)測(cè)點(diǎn)平均速度分布，優(yōu)化前氣流分布為進(jìn)風(fēng)口對(duì)面?zhèn)人俣雀撸硪粋?cè)速度低，均勻性差; 優(yōu)化后氣流均勻性顯著提高，氣流經(jīng)過

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

圖 5 濾筒除塵器優(yōu)化前后的速度分布

 4、結(jié) 論:

　　濾筒除塵器的結(jié)構(gòu)是由進(jìn)風(fēng)管、排風(fēng)管、箱體、灰斗、清灰裝置、導(dǎo)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(jié)構(gòu)。
　　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?；ò逑虏繛檫^濾室，上部為氣箱脈沖室。在除塵器入口處裝有氣流分布板。