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基于 fluent 的打叶复烤除尘管道平衡调节技术研究

2021.03.29点击:

【摘要】作为打叶复烤生产车间关键官方系统之一的除尘系 统,除尘系统不仅可以把车间环境粉尘处理掉,而且也把工艺相 关粉尘处理掉。同时我厂采用的是集中除尘系统,其除尘点和除 尘支管很多,现场调节比较困难,而现在的平衡调节技术在除尘 系统使用过程中使用较少,而采用基于fluent模拟软件计算除尘 管道内部风速和除尘点风速具有很多优势,特别是可以整体模拟 各除尘点的风量情况来指导风门调节。 【关键词】打叶复烤、除尘系统、平衡调节、粉尘、FLUENT doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.36.4872

1 引言 本公司是一家打叶复烤企业,打叶复烤车间会产生大量的粉 尘,除尘系统的安全高效运行极为重要。除尘系统主要由风机、 除尘器、管道、吸尘罩(集气罩)等设备组成。我厂采用的是集 中除尘系统。其工作原理是在原烟加工和传送过程中会产生大量 的粉尘,通过风机把吸尘罩附近携带大量粉尘气体吸入各分支管 道、集中管道和除尘器箱体,在除尘器内部进行粉尘与空气分离, 尾气再通过风机排出到室外。我厂除尘系统分为环境除尘和工艺 除尘,环境除尘主要是把生产现场产生的粉尘除掉,而工艺除尘 主要是把与工艺生产有关联而产生的粉尘除掉。 2 现状及分析 通过年度职业危害场所粉尘、噪声检测情况统计表,还有现 场感官发现,在生产期间车间的环境有时比较差,这也影响企业 的正常生产和企业形象。而且行业对于职业安全和环境安全越来 越重视,所以除尘问题需要解决。 通过系统分析和研究,发现除尘效果差的原因主要是:除 尘管道风门调节不平衡。因为在多支管的除尘系统中,重要的是 要求各支管与总管的交点上静压都达到平衡(各支管阻力接近相 同),否则实际运行中各除尘点预定的抽风量得不到保证。这是因 为气流经常是按最小阻力的管道流过的,各管路抽风量将自动根 据其阻力大小进行重新分配。除尘管道风门调节都是通过人工凭 经验来操作,极容易造成各除尘点风量不平衡,引起各除尘点风 速超过或低于预计值,出现烟叶被抽走或粉尘抽不走的现象。因 此要研究一种技术方法,来解决除尘管道风门调节不平衡的问题。 由于现阶段对于打叶复烤除尘系统缺乏深入的研究,为此本 网站针对突出问题开展深入的研究和分析,采用基于fluent 的打 叶复烤除尘管道平衡调节技术研究,为除尘控制提供依据,降低 调节难度和提高调控精度,提高除尘系统运行的稳定性、安全性, 保障生产线的正常运行,降低车间的粉尘量,提高了企业员工工 作环境和企业形象。 3 果及分析 除尘管道风量平衡是除尘系统的重要环节,特别是像打叶复 烤车间除尘管网复杂、除尘点多的系统,各除尘管道的风量平衡 性直接关系到整个系统的正常运行。为了提高调节除尘风门的便 捷性和简单性,现进行研究除尘管网的平衡调节技术方法。 3.1 建立几何模型 根据除尘系统管道布置图和尺寸图建立 1:1 的几何模型,针 对车间有工艺除尘和环境除尘除尘系统分类,选取工艺除尘器进 行几何建模。

除尘管网三维图

3.2 网格划分 根据除尘管道实际构建立的几何模型,利用 ICEM 软件对 计算区域进行网格划分,因为几何模型尺寸大、构复杂,所以采用非构化网格对吸风口、弯管、直管、三通等进行划分。

除尘管道网格图 除尘管道网格节点数463367,体网格2515624,面网格 174366。 3.3 数值模拟 为了模拟除尘系统管道内部气流分布,采用数值模拟的方法 可以较为精确得计算出风场、风速等参数。除尘管道内部是三维 湍流流场,含尘气体从吸尘口吸入,为了便于计算,假设气流是 不可压缩的稳定流,同时假设含尘气体从主管往各个除尘口风送, 这样可以简化边界条件,而计算果基本不会影响。 通过 Fluent 软件进行数值模拟研究时,采用以下参数: 求解器:隐式、稳态、压力耦合 湍流模型:k-ε 双方程模型 材料:空气,密度 1.225kg/m3,粘性系数 1.789e-05 pa.s 操作压力:101325Pa 重力加速度:Z 轴 -9.8 m/s2 进行数值模拟研究时,采用以下边界条件: 入口边界类型:速度入口 入口速度大小:18m/s 出口边界类型:压力出口,出口压力为 0Pa 壁面:剪切条件,无滑移 求解参数设定: 压力速度耦合方式:SIMPLEC 方式 压力差值方式:标准格式 离散格式:一阶迎风格式 通过迭代计算,得出了速度矢量图和各个除尘点的风速和风 量等参数。可以看到 14 和 15 风分除尘风量严重不够,而回梗除 尘风量明显偏多,由此可见该除尘系统除尘点风量存在严重的不 平衡。考虑到每个除尘口的风门调节都会相互影响,现在可以通 过风量偏差进行实际风门调节试验,也可以通过模拟改变除尘口 截面大小进行调节风门再指导实际操作。 通过三次模拟测试,考虑到实际分风除尘点有两个风门调 节,而软件模拟采用的一个闸阀来调节风量,测试三最大的相对 风量偏差百分比已经低于 10%,基本满足风量平衡要求,而实际 还需要根据现场的微调进行优化,使除尘器各个除尘点达到风量 平衡的要求。 4 效果检查 通过先采用模拟软件计算的方法,再根据模拟数据进行现场 调节除尘风门。通过近一年的效果检查,发现该方法极大提高调 节风门的准确性和快捷性,同时除尘系统运行正常,除尘管道也 未发现大量的粉尘积累。 该技术比较适用于除尘系统不能较大改变的情况,也适用于 需要新建除尘系统的除尘风量计算等情况。

参考文献:


[1] 黄勇波 . 除尘管道阻力平衡与节能运行研究 [J]. 钢铁技术, 2010,05:51-54.

[2] 张惠英,言树清,魏先勋,等 . 除尘管道阻力平衡技术措 施探讨 [J]. 环境客户端,2003,(1).

[3]唐敬麟,张禄虎.除尘装置系统及设备设计选用手册[M]. 化学工业出版社,2003:84-86.


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