除尘器喷吹管喷嘴直径及喷嘴数量设计
布袋除尘器结构设计及强度计算
•布袋除尘器结构设计及强度计算•前言低压脉冲布袋除尘器广泛应用于电厂脱硫除尘及一般钢厂除尘中（应用于钢厂及电厂的主要区别是除尘器外表是否需要保温、烟气对钢板的腐蚀程度及滤料的选择等），脱硫后的烟尘经过该除尘器后，其排放到大气中的浓度基本控制在20～30mg/m3，低于国家环保部门规定的50mg/m3。
低压脉冲布袋除尘器的工作原理：含尘气体由导流管进入各单元，大颗粒粉尘经分离后直接落入灰斗、其余粉尘随气流进入中箱体过滤区，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、排风管排出。
随着过滤工况的进行，当滤袋表面积尘达到一定量时，由清灰控制装置(差压或定时、手动控制)按设定程序打开电磁脉冲阀喷吹，抖落滤袋上的粉尘。
落入灰斗中的粉尘借助输灰系统排出。
低压脉冲除尘器的主要结构组成如下：底柱组件、滑块组件、顶柱组件、灰斗组件（含三通及风量调节阀，如果有的话）、进风装置、中箱体、上箱体、喷吹系统、离线装置、内旁路装置（外旁路，可供选择）、平台扶梯、防雨棚、气路配管及控制元件等组成。
其结构简图如下：除尘器的设计过程中，应当对除尘器的载荷（包括静载、动载、风载、雪载及地震载荷等，单位KN）、除尘器承受的设计负压（单位Pa）、板件材料的屈服极限及抗拉伸极限等（单位MPa），要有一定程度的了解。
必要时，结构设计人员可以查阅相关的机械设计手册，以加深自己对这方面的理解。
如下的设计过程仅供除尘设备制造厂家及相关设计单位参考。
1．除尘器载荷的确定：1.1静载的确定：G静载=∑Gi（i=1～5）式中，G1本体钢结构部分的重量，G2滤袋总重，G3袋笼总重，G4滤袋表面积灰5mm的重量，G5灰斗允许积灰重量。
按本公司多年来的设计经验，静载荷在除尘器基础上的分布，一般是，最外面一圈基础柱桩的载荷为总静载分布在所有柱桩上的平均值Gp的110%。
次外圈一圈柱桩的载荷为Gp的120～200%，以此类推，直到最内圈载荷。
内圈载荷高于外圈载荷，但内外圈载荷最大差别不得超过300KN。
喷吹气量的计算
喷吹气量的计算9.1脉冲阀的选取有的脉冲阀厂家还提供关于喷吹气量、工作压力与喷吹脉宽的曲线图。
在看这类曲线图时，要注意喷吹气量是标准状态下的气量，不是工作压力下的气量。
我们可以将标准状态下的气量转换成工作状态下的气量。
比如，在0.5Mpa的工作压力下，该脉冲阀喷吹气量500L，那么实际上，该脉冲阀所消耗的工作状态下的压缩气量为：500×0.1/0.5=100L（0.1MPa为标准大气压，0.5MPa为工作气压）。
附：上海袋配提供的各类规格脉冲阀最大喷吹耗气量（测试条件：喷吹压力为0.6Mpa，脉冲宽度 0.1S）型号规格喷吹放气量(升/次)DMF-Z-20 27DMF-Z-25 47DMF-Z-40 75DMF-Z-40S 87DMF-Z-50S 171DMF-Z-62S 206DMF-Z-76S 324DMF-Y-25 58DMF-Y-40S 99DMF-Y-50S 208DMF-Y-62S 333DMF-Y-76S 452DMF-T-62S 400DMF-2L-B G3/4 \9.2气包容量的确定气包的工作最小容量为单个脉冲阀喷吹一次后，气包内的工作压力下降到原工作压力的70%。
在进行气包容量的设计时，应按最小容量进行设计，确定气包的最小体积，然后在此基础上，对气包的体积进行扩容。
气包体积越大，气包内的工作气压就越稳定。
我们也可以先设计气包的规格，然后用最小工作容量进行校正，设计容量要大于（最好远远大于）最小工作容量，一般来说，气包工作容量为最小容量的2～3倍为好。
9.3气包结构强度的设计参考《钢制压力容器》/GB150-1998进行。
9.4喷吹管结构的设计喷吹管的设计，主要考虑喷吹管直径、喷嘴孔径及喷嘴数量、喷吹短管的结构形式及喷吹短管端面距离滤袋口的高度。
9.4.1喷吹管直径按澳大利亚高原脉冲阀厂家的设计规范，一般是，喷吹管直径与脉冲阀口径相对应。
比如，采用3寸的脉冲阀，则喷吹管直径也为3寸。
除尘器喷吹管喷嘴直径及喷嘴数量设计
喷嘴直径及喷嘴数量是整个喷吹管设计的核心
目前，3寸脉冲阀所带领的喷嘴数量建议最多不要超过20只（一般来说，16只以下比较合适）。
在中压喷吹的状态下，喷吹管上所有喷嘴口径的面积之和应该为喷吹管内径的60～80%，即：
（60～80%）A喷吹管=nA喷嘴。
应当注意，靠近脉冲阀侧的喷嘴比远离脉冲阀侧的喷嘴口径大0.5～1mm（这样设计的目的，是要保证喷吹管上所有喷嘴喷射出的压缩气流均衡（压缩气量和压力的差别控制在10%以内）。
若采用低压喷吹，喷嘴口径还要进一步加大2～3mm。
一般是，喷吹管直径与脉冲阀口径相对应。
比如，采用3寸的脉冲阀，则喷吹管直径也为3寸。
喷吹管的板厚，一般是，2.5寸以上采用4mm，2.5寸以下采用3mm的焊接钢管制作。
除尘器选型计算讲解
我国环保部门采用的的mg/m3,把它转换成PPM 时，两者转换时 查到下面的公式mg/m3=M/22.4·ppm·[273/(273+T)]*（Ba/101325） 上式中：M----为气体分子量 ppm----测定的体积浓度值 T----温度 Ba----压力袋 除尘计算1、工况风量Q)1(*324.101*15.273)15.273(*K Pat Q Q S ++=Q S —标况气量，m 3/h ，按锅炉烟气工况量的110%计算 t —工况温度，℃ Pa —当地大气压， kPa K —漏风率（3～5%） 2、过滤面积S ，m 2vQS 60=v —过滤速度，m/min即过滤速度SQ v 60=实际过滤速度ps vv ε=εp —粉尘层的平均空隙率，一般为0.8～0.95. 3、滤袋数nDLS n π=D —滤袋直径mm （外滤式110～180mm ，内滤式200～300mm ） L —袋长m （2～10mm ）4、进出口参数 进口尺寸：S1136001v QS =V 1—进口风速m/s为了不让粒径大的颗粒积于管道内，使得管道堵塞，在进除尘器之前的管道中采用大风速，一般进气口风速15—25m/s ，根据不同粉尘采用不同风速（除尘器后的排气管道内由于不存在粉尘沉淀问题，气体流速取8～12m/s 。
大型除尘系统采用砖或混凝土制管道时，管道内的气速常采用6～8m/s，垂直管道如烟囱出口气速取10～20m/s。
那么进出气口尺寸可由截面积算出，一般截面形状为圆形或方形。
含尘气体在管道内的速度也可采用下述的经验计算方法求得。
(1)在垂直管道内，气速应大于管道内粉尘粒子的悬浮速度，考虑到管道内的气流速度分布的不均匀性和能够带走贴近管壁的尘粒，管道内的气速应为尘粒悬浮速度的1.3～1.7倍。
对于管路比较复杂和管壁粗糙度较大的取上限，反之取下限。
(2)在水平管道内，气速应按照能够吹走沉积在管道底部的尘粒的条件来确定。
环形缝隙喷嘴改进导流内锥式除尘滤筒脉冲喷吹性能的数值模拟
收稿日期:２０２２－１２－０６ꎮ基金项目:国家自然科学基金项目(５２０６４０３７㊁５１７０４１６６)ꎻ江西省自然科学基金项目(２０２０２ＢＡＢ２０４０３０)ꎮ作者简介:李建龙(１９８８ )ꎬ男ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ研究方向为大气污染控制ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｊｌｌｉ＠ｎｃｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ李建龙ꎬ赵艺ꎬ孙泽文ꎬ等.环形缝隙喷嘴改进导流内锥式除尘滤筒脉冲喷吹性能的数值模拟[Ｊ].南昌大学学报(工科版)ꎬ２０２３ꎬ４５(１):９－１５.ＬＩＪＬꎬＺＨＡＯＹꎬＳＵＮＺＷꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｐｕｌｓｅｊｅｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｙａｎｎｕｌａｒｓｌｉｔｎｏｚｚｌｅｆｏｒｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｗｉｔｈａｎｉｎｎｅｒｃｏｎｅｄｅｆｌｅｃｔｏｒ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)ꎬ２０２３ꎬ４５(１):９－１５.环形缝隙喷嘴改进导流内锥式除尘滤筒脉冲喷吹性能的数值模拟李建龙ꎬ赵艺ꎬ孙泽文ꎬ吴庆ꎬ钟乙琪ꎬ吴泉泉ꎬ马志飞ꎬ吴代赦(南昌大学资源与环境学院ꎬ江西南昌３３００３１)㊀㊀摘要:为提高除尘滤筒脉冲喷吹性能ꎬ研究了环形缝隙喷嘴对导流内锥式除尘滤筒清灰性能的改进作用ꎬ采用ＣＦＤ数值模型对喷吹性能进行模拟ꎬ考察了除尘滤筒内部流场特征ꎬ研究了喷吹距离㊁文丘里管增设对喷吹效果的影响ꎮ结果表明:相比于普通喷嘴ꎬ使用环缝喷嘴后滤筒上部的负压几乎消失ꎬ滤筒内压力增大ꎬ喷吹强度提升ꎻ喷吹强度随着喷吹距离的增大呈先增后降的趋势ꎬ且喷吹均匀性逐渐改善ꎬ环缝喷嘴在喷吹距离为４００ｍｍ时ꎬ滤筒的清灰性能最佳ꎬ喷吹强度提升了４４％ꎻ在滤筒上方开口处增设文丘里管可以使滤筒内压力峰值得到较大的提升ꎬ随着文丘里管安装高度升高ꎬ滤筒内的喷吹强度先升高再缓慢降低ꎬ变异系数呈先增后降的趋势ꎬ文丘里管安装高度为－３０ｍｍ时对喷吹强度提升最大(２９％)ꎮ关键词:环形缝隙喷嘴ꎻ导流内锥式除尘滤筒ꎻＣＦＤ数值模拟ꎻ喷吹距离ꎻ文丘里管中图分类号:Ｘ７０１.２㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００６－０４５６(２０２３)０１－０００９－０７ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｐｕｌｓｅｊｅｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｙａｎｎｕｌａｒｓｌｉｔｎｏｚｚｌｅｆｏｒｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｗｉｔｈａｎｉｎｎｅｒｃｏｎｅｄｅｆｌｅｃｔｏｒＬＩＪｉａｎｌｏｎｇꎬＺＨＡＯＹｉꎬＳＵＮＺｅｗｅｎꎬＷＵＱｉｎｇꎬＺＨＯＮＧＹｉｑｉꎬＷＵＱｕａｎｑｕａｎꎬＭＡＺｈｉｆｅｉꎬＷＵＤａｉｓｈｅ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３００３１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｕｌｓｅｊｅｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅꎬｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｎ￣ｎｕｌａｒｓｌｉｔｎｏｚｚｌｅｏｎｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃｌｅａｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｗｉｔｈａｎｉｎｎｅｒｃｏｎｅｄｅｆｌｅｃｔｏｒｉｎｔｈｅｇｕｉｄｅｆｌｏｗｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｈｅＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｕｌｓｅｊｅｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔꎬｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｄｉｎａｒｙｎｏｚｚｌｅꎬｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｐａｒｔｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅａｌｍｏｓｔｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄａｆｔｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅａｎｎｕｌａｒｓｌｉｔｎｏｚｚｌｅꎬｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｐｕｌｓｅｊｅｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ.Ｔｈｅｐｕｌｓｅｊｅｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎ￣ｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｈｅｓｐｒａｙｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅꎬａｎｄｔｈｅｓｐｒａｙｉｎｇｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｇｒａｄｕａｌｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄꎬａｎｄｔｈｅｃｌｅａｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｗａｓｔｈｅｂｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅｊｅｔｄｉｓｔａｎｃｅｗａｓ４００ｍｍꎬａｎｄｔｈｅｊｅｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ４４％.ＷｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｈｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅꎬｔｈｅｊｅｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｎｓｌｏｗｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄａｔｒｅｎｄｏｆｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｉｎｇꎬａｎｄｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｈｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅｗａｓ－３０ｍｍｗｈｅｎｔｈｅｊｅｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｍｏｓｔ(２９％).第４５卷第１期２０２３年３月㊀㊀㊀㊀㊀㊀南昌大学学报(工科版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)Ｖｏｌ.４５Ｎｏ.１Ｍａｒ.２０２３㊀ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ａｎｎｕｌａｒｓｌｉｔｎｏｚｚｌｅꎻｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅｗｉｔｈｉｎｎｅｒｃｏｎｅｄｅｆｌｅｃｔｏｒꎻＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎻｊｅｔｄｉｓ￣ｔａｎｃｅꎻＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅ㊀㊀近年来城市化和工业化的迅猛推进ꎬ带动着能源消耗的增加[１－２]ꎬ煤炭㊁矿山㊁水泥㊁电力等行业生产过程中产生大量的粉尘颗粒物[３]ꎬ导致空气中颗粒物污染尤为严重ꎬ高质量浓度的ＰＭ２.５会产生雾霾ꎬ影响环境质量和空气能见度ꎬ干扰交通运输㊁生产作业ꎬ危害人类身心健康[４－６]ꎮ在当前除尘领域中ꎬ滤筒除尘器因其除尘率高㊁过滤面积大㊁价格低和占地面积小等优点ꎬ广泛应用于各行业[７]ꎮ滤筒清灰作为除尘器运行中的关键一环ꎬ直接影响设备的除尘效率和稳定性[８]ꎮ目前ꎬ除尘行业使用的清灰技术主要为脉冲喷吹清灰[９]ꎬ但此种清灰技术存在滤筒上部压力小导致清灰效果差的问题[１０－１１]ꎮ为改善滤筒的脉冲喷吹清灰性能ꎬ国内外学者对此开展诸多研究ꎮＳｈｉｍ等[１２]研究发现使用普通喷嘴对滤筒进行脉冲喷吹时容易出现清灰不均匀㊁不彻底和滤筒尘饼残留等问题ꎮ张硕等[１３]通过对单拉瓦尔喷嘴和双拉瓦尔喷嘴脉冲喷吹气体动力学特性的对比模拟ꎬ发现双拉瓦尔喷嘴脉冲喷吹可使滤筒顶端的脉冲峰值压力增加１８２％ꎬ有效解决滤筒顶端清灰难的问题ꎮ郗元等[１４]提出在喷嘴上加装锥形散射器ꎬ采用计算流体力学数值方法对除尘器清灰过程的流场进行模拟ꎬ研究发现加装锥形散射器后ꎬ滤筒上中下侧壁的正压峰值呈现出随喷吹距离增加先提升后降低的变化趋势ꎬ在喷吹距离为２００ｍｍ时ꎬ喷吹强度提升１３％ꎮ薛峰等[１５]对比研究了普通直角喷嘴㊁上部开口散射器㊁诱导喷嘴条件下滤筒清灰效果ꎬ结果表明在喷吹压力为０.４ＭＰａ时ꎬ上部开口散射器可有效提升清灰强度㊁延长清灰周期ꎬ平均清灰间隔相比使用普通直角喷嘴和诱导喷嘴分别延长了４８％㊁２３％ꎮＬｉ等[１６]在滤筒顶部和底部安装了２个喷嘴ꎬ进行对撞脉冲喷吹清灰ꎬ实验发现脉冲喷射强度比仅顶部安装喷嘴提高了１５６％ꎮ在滤筒结构优化方面ꎬ李建龙等[９]提出了导流内锥式除尘滤筒ꎬ即在普通圆筒形滤筒内增设锥形过滤面ꎬ增加了单位空间的过滤面积ꎬ并且通过内锥的导流作用ꎬ提高了滤筒内压力分布的均匀性ꎮ该研究对导流内锥式除尘滤筒进行了脉冲喷吹数值模拟ꎬ发现滤筒内喷吹压力的蓄积效果更好ꎬ清灰不足的区域更小ꎮ另外ꎬ文丘里管经常被用于改善滤筒清灰性能的研究中ꎬ安装文丘里管可延缓滤筒气体出流ꎬ提升气流在滤筒内的蓄积时间ꎮ张情等[１７]通过实验对比了加装文丘里管前后滤筒内脉冲喷吹清灰性能ꎬ研究发现在喷吹压力０.６ＭＰａ时ꎬ加装文丘里管ꎬ滤筒上中下测点的压力峰值分别提高了６３％㊁７２％㊁４０％ꎮＬｉｕ等[１８]采用典型文丘里管和新型文丘里管对过滤袋进行实验ꎬ实验证明新型文丘里管改变了袋口附近的清洗压力分布ꎬ有效延长了清洗周期ꎬ降低了能耗ꎮ本研究选择导流内锥式除尘滤筒作为研究对象ꎬ探究环形缝隙喷嘴(以下简称环缝喷嘴)改进滤筒脉冲喷吹清灰效果ꎬ通过构建ＣＦＤ数值模型研究了滤筒内脉冲喷吹流场ꎬ考察了喷嘴的喷吹距离及文丘里管的增设对喷吹性能的影响ꎬ研究结果对于除尘滤筒的设计与优化具有重要意义ꎮ１㊀试验方法１.１㊀实验系统与模型构建模拟以脉冲喷吹滤筒除尘器实验系统为原型ꎬ实验系统主要结构见已报道文献[１１]ꎬ其中原除尘器内安装为普通滤筒(滤筒长度６６０ｍｍꎬ直径２４０ｍｍꎬ滤料厚度０.６ｍｍ)ꎬ现将普通滤筒更改为导流内锥式除尘滤筒(内锥高度７６０ｍｍ㊁底部开口直径２００ｍｍ)ꎬ如图１(ａ)所示ꎮ滤筒上方设置有普通喷嘴ꎬ喷嘴直径为２５ｍｍꎮ现设计了环缝喷嘴(内环直径９２.００ｍｍ㊁外环直径９５.３４ｍｍꎬ如图１(ｂ)所示)对喷吹性能进行改进ꎮ普通喷嘴和环缝喷嘴喷吹出口的截面积相同ꎬ均为４９０.６ｍｍ２ꎮ(ａ)导流内锥式除尘滤筒(ｂ)环缝喷嘴图１㊀导流内锥式除尘滤筒与环缝喷嘴实物图Ｆｉｇ.１㊀Ｐｈｙｓｉｃａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｃｏｎｅｄｕｓｔｆｉｌｔｅｒｃａｒｔｒｉｄｇｅａｎｄｔｈｅａｎｎｕｌａｒｓｌｉｔｎｏｚｚｌｅｉｎｔｈｅｇｕｉｄｅｆｌｏｗ０１ 南昌大学学报(工科版)２０２３年㊀在数值模拟中ꎬ由于滤筒除尘器为中心轴对称结构ꎬ为节省计算量ꎬ将其简化为二维模型ꎬ简化后的模型如图２所示ꎬ二维模型绕对称轴旋转３６０ʎ即为全尺寸滤筒除尘器ꎮ文丘里管图２㊀数值模拟几何模型Ｆｉｇ.２㊀Ｇｅｏｍｅｔｒｙｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ１.２㊀模拟的边界条件本次研究采用ＡｎｓｙｓＦｌｕｅｎｔ软件进行数值模拟ꎬ模拟边界条件如下:喷嘴设置为压力入口ꎬ除尘器的顶面和底面分别设置为压力出口ꎬ滤筒滤料层设置为多孔介质区ꎬ经课题组相关实验测试与计算[１１]ꎬ所用滤筒黏性损失系数１/α为２.０ˑ１０１１ｍ－２ꎮ模拟使用的流体假设为理想气体ꎬ认为流体可压缩㊁非稳态㊁等温㊁湍流ꎬ选择Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅｋ－ε湍流模型和压力－速度耦合算法ꎬ并且不考虑粉尘的运移及滤筒形变对模拟的影响ꎮ１.３㊀研究方案１)选取初始气包压力０.５ＭＰａ㊁脉冲宽度０.１５ｓ对应的喷嘴出口压力作为模拟的入口边界ꎬ入口压力的设置参考已有文献[１９]ꎬ在喷吹距离４００ｍｍ条件下对比使用普通喷嘴和环缝喷嘴时滤筒内喷吹压力的时空分布ꎮ２)在滤筒内壁设置压力测点Ｐ１~Ｐ５用于监测滤筒内喷吹压力的变化ꎬ各测点离滤筒顶部距离分别为１１０㊁２２０㊁３３０㊁４４０㊁５５０ｍｍꎮ考察２００~７００ｍｍ的喷吹距离对喷吹压力的影响ꎬ对比普通喷嘴和环缝喷嘴条件下的喷吹强度与变异系数ꎬ确定最佳喷吹距离ꎮ喷吹强度是指滤筒内各测点压力峰值的平均值ꎬ变异系数是指各测点压力峰值标准差与平均值比值ꎬ变异系数越小ꎬ说明滤筒内压力分布均匀性越好[１１]ꎮ３)在环缝喷嘴最佳喷吹距离条件下ꎬ对比增设文丘里管(高１２０ｍｍ㊁上部开口直径１３６ｍｍ㊁下部开口直径２１０ｍｍ㊁中间喉部直径１１０ｍｍꎬ安装位置如图２所示)前后滤筒内喷吹压力ꎬ考察文丘里管安装高度ｈ为－１２０~６０ｍｍ时对喷吹压力的影响ꎮ其中ꎬ安装高度ｈ为文丘里管底部距滤筒顶部的距离ꎬ文丘里管与滤筒间用挡板连接ꎮ１.４㊀网格独立性与实验验证为验证网格的独立性ꎬ选取普通喷嘴在喷吹距离ｌ为３００ｍｍ条件下对网格进行加密ꎬ加密前后的网格节点总数分别为３１３２２和４６９７７个ꎮ在喷吹压力为０.５ＭＰａ㊁脉冲宽度为０.１５ｓ条件下ꎬ对比了加密前后滤筒中间测点的压力Ｐ变化ꎬ如图３所示ꎮ可以发现网格加密前后的压力变化曲线几乎重合ꎬ认为网格已达到网格独立性要求ꎬ选择加密前网格的划分策略ꎮ为了验证模型的准确性ꎬ对比了模拟与实验结果ꎬ如图３(ａ)所示ꎮ模拟压力与实验值变化趋势基本吻合ꎬ但相比于模拟值的压力变化曲线ꎬ实验值波动较剧烈ꎬ主要是因为喷吹过程中滤筒的震动ꎬ引起压力传感器的震动ꎬ从而导致数据的波动ꎮ总体认为ꎬ模拟的结果符合实际分析要求ꎮ模拟值1(网格加密前)模拟值2(网格加密后)实验值12001000800600400200P/Pa0.250.200.150.100.0500.30ｔ/ｓ(ａ)实验与模拟数据对比普通喷嘴内锥(ｂ)网格加密前(ｃ)网格加密后图３㊀网格独立性与实验验证Ｆｉｇ.３㊀Ｇｒｉｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖａｌｉｄａｔｉｏｎ１１第１期㊀㊀㊀㊀㊀李建龙等:环形缝隙喷嘴改进导流内锥式除尘滤筒脉冲喷吹性能的数值模拟２㊀结果与分析２.１㊀喷吹压力的时空分布图４和图５分别为在喷吹距离ｌ为４００ｍｍꎬ气包压力为０.５ＭＰａꎬ脉冲宽度为０.１５ｓ条件下ꎬ采用普通喷嘴和环缝喷嘴时静压力云图和流线图ꎮ(ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ)(ｅ)(ｆ)(ａ)ｔ＝０.０１ｓꎻ(ｂ)ｔ＝０.０２ｓꎻ(ｃ)ｔ＝０.０３ｓꎻ(ｄ)ｔ＝０.０６ｓꎻ(ｅ)ｔ＝０.１０ｓꎻ(ｆ)ｔ＝０.１２ｓꎮ图４㊀普通喷嘴条件下除尘器内静压力云图和流线Ｆｉｇ.４㊀Ｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｃｌｏｕｄｄｉａｇｒａｍａｎｄｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｏｆｄｕｓｔｃｏｌｌｅｃｔｏｒｕｎｄｅｒｎｏｒｍａｌｎｏｚｚｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ(ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ)(ｅ)(ｆ)(ａ)ｔ＝０.０１ｓꎻ(ｂ)ｔ＝０.０２ｓꎻ(ｃ)ｔ＝０.０３ｓꎻ(ｄ)ｔ＝０.０６ｓꎻ(ｅ)ｔ＝０.１０ｓꎻ(ｆ)ｔ＝０.１２ｓꎮ图５㊀环缝喷嘴条件下除尘器内静压力云图和流线Ｆｉｇ.５㊀Ｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｃｌｏｕｄｄｉａｇｒａｍａｎｄｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｏｆｄｕｓｔｃｏｌｌｅｃｔｏｒｕｎｄｅｒａｎｎｕｌａｒｓｌｉｔｎｏｚｚｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ在普通喷嘴条件下ꎬ气流从喷嘴喷出后ꎬ产生卷吸作用ꎬ诱导周围气体进入滤筒ꎬ静压在滤筒自下而上蓄积ꎬ到ｔ＝０.０３ｓ时基本达到稳定ꎬ滤筒中下部的静压明显大于上部ꎮ主要是因为气流进入滤筒后ꎬ撞击滤筒底部后发生蓄积反弹ꎮ滤筒上部出现负压ꎬ容易造成滤筒上部清灰不足ꎬ其主要原因为喷吹气流在未充分膨胀的情况下高速进入滤筒ꎬ在滤筒上部依然存在较大的气流卷吸作用ꎮ在环缝喷嘴条件下ꎬ气流从喷嘴喷出后会卷吸中心气流ꎬ形成负压ꎬ负压使得环形喷吹气流向中心聚拢ꎬ同时通过环缝喷嘴中心卷吸上方气流ꎮ在ｔ＝０.０２ｓ时刻ꎬ喷嘴下方产生一个较大范围的负压区域ꎬ主要是因为在相同喷嘴断面积条件下ꎬ环缝喷嘴边缘较长ꎬ喷吹气流与周围空气接触面显著增大ꎬ气流卷吸作用进一步增强ꎮ从喷吹气流随空间的变化特征中可以发现ꎬ滤筒内部几乎不存在负压ꎬ主要是因为环形喷吹气流携带大量气体进入滤筒ꎮ与普通喷嘴相比ꎬ使用环缝喷嘴可以提升滤筒内部的喷吹压力ꎬ缓解滤筒上部清灰不足ꎬ增加滤筒内较高喷吹压力持续时间ꎬ清灰性能更佳ꎮ２.２㊀喷吹距离对清灰性能的影响为探究喷嘴在不同喷吹距离下的脉冲喷吹清灰性能ꎬ对比了喷吹距离ｌ为２００~７００ｍｍ时滤筒内各测点压力峰值Ｐｋꎬ如图６所示ꎮ12001000800600400200P k /P a600500400300200700ｌ/ｍｍ(ａ)普通喷嘴12001000800600400200P k /P a600500400300200700ｌ/ｍｍ(ｂ)环缝喷嘴图６㊀测点压力峰值随喷吹距离的变化Ｆｉｇ.６㊀Ｐｅａｋｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｃｈａｎｇｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓｐｒａｙｄｉｓｔａｎｃｅ使用普通喷嘴条件下ꎬ在喷吹距离ｌ为２００~５００ｍｍ范围内ꎬ随着喷吹距离的增加ꎬＰ１㊁Ｐ２测点压力峰值呈现增大趋势ꎬＰ３测点压力峰值呈现先减小后增大的趋势ꎬＰ４㊁Ｐ５测点压力峰值呈现减小趋势ꎬ即增加喷吹距离可以显著提升滤筒上部喷吹压力ꎬ但会略微减小滤筒下部喷吹压力ꎮ主要是因为在喷吹距离较小时ꎬＰ１㊁Ｐ２测点在喷吹气流的卷吸区ꎬ喷吹气流膨胀效果较差ꎬＰ４㊁Ｐ５在喷吹气流的扩２１ 南昌大学学报(工科版)２０２３年㊀散区ꎬ喷吹气流膨胀充分且存在气流的蓄积反弹作用ꎬ而Ｐ３同时受此两区域影响ꎮ增加喷吹距离使得喷吹气流的卷吸区与扩散区上移ꎮ当喷吹距离超出５００ｍｍ后ꎬ喷吹气流的扩散区逐渐上移到滤筒外部ꎬ因此各测点的喷吹压力都下降ꎮ使用环缝喷嘴条件下ꎬ在喷吹距离ｌ为２００~４００ｍｍ时ꎬ随着喷吹距离的增加ꎬＰ１㊁Ｐ２㊁Ｐ３测点压力峰值呈现增大趋势ꎬＰ４㊁Ｐ５压力峰值呈现减小趋势ꎮ当喷吹距离超过４００ｍｍ后ꎬ除了Ｐ３先增大后减小外ꎬ其余测点压力均下降ꎮ造成这些现象的原因与上述普通喷嘴条件下类似ꎬ均与喷吹气流的卷吸与扩散位置相关ꎮ对比２种喷嘴可以发现ꎬ使用环缝喷嘴的滤筒内压力峰值都大于普通喷嘴ꎬ尤其增大了滤筒上部的喷吹压力ꎬ主要是环缝喷嘴具有更强的卷吸作用ꎮ1000800600400200P /P a600500400300200700PCV0.40.30.20.10C Vｌ/ｍｍ(ａ)普通喷嘴1000800600400200P /P a600500400300200700P CV0.40.30.20.10C Vｌ/ｍｍ(ｂ)环缝喷嘴图７㊀喷吹强度与变异系数随喷吹距离的变化Ｆｉｇ.７㊀Ｃｈａｎｇｅｏｆｓｐｒａｙｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｗｉｔｈｓｐｒａｙｄｉｓｔａｎｃｅ图７为普通喷嘴与环缝喷嘴在不同喷吹距离ｌ下的喷吹强度Ｐ与变异系数ＣＶ变化ꎮ使用普通喷嘴条件下ꎬ喷吹强度随着喷吹距离的增大呈现先增大后减小的趋势ꎬ且喷吹均匀性逐渐改善ꎬ在喷吹距离ｌ为５００ｍｍ时ꎬ其喷吹强度达到最大值ꎬ为７０９Ｐａꎬ对应的变异系数为０.０４ꎮ使用环缝喷嘴条件下ꎬ喷吹强度呈现先增大后减小的变化趋势ꎬ并且其喷吹均匀性得到一定程度的改善ꎬ在喷吹距离ｌ为４００ｍｍ时滤筒清灰性能最佳ꎬ对应的喷吹强度为９３５Ｐａ㊁变异系数为０.０５ꎬ喷吹强度较普通喷嘴提升了４４％ꎮ由此可见ꎬ使用环缝喷嘴可以增加滤筒内喷吹强度ꎬ并且在更小的喷吹距离下实现其喷吹强度最大值ꎬ这主要是由于环缝喷嘴使喷吹气流进入滤筒时已实现更充分的扩散ꎮ在喷吹距离较小(２００~４００ｍｍ)时对均匀性的改善显著ꎬ有利于解决滤筒上部清灰不足ꎬ下部清灰过度的情况ꎮ２.３㊀文丘里管的增设对清灰性能的影响图８为环缝喷嘴在最佳喷吹距离４００ｍｍ㊁文丘里管安装高度０ｍｍ条件下的静压力云图和流线图ꎮ滤筒内部压力先整体升高ꎬ在ｔ＝０.０２ｓ时刻ꎬ在文丘里管外侧产生一个较大范围的负压区域ꎬ主要是因为气流通过文丘里管ꎬ由粗变细ꎬ气体流速加快ꎬ导致气体在文丘里管外侧形成一个负压区ꎬ从而加强了气流的卷吸作用ꎮ(ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ)(ｅ)(ｆ)(ａ)ｔ＝０.０１ｓꎻ(ｂ)ｔ＝０.０２ｓꎻ(ｃ)ｔ＝０.０３ｓꎻ(ｄ)ｔ＝０.０６ｓꎻ(ｅ)ｔ＝０.１０ｓꎻ(ｆ)ｔ＝０.１２ｓꎮ图８㊀增设文丘里管条件下除尘器内静压力云图和流线Ｆｉｇ.８㊀ＳｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｃｌｏｕｄｄｉａｇｒａｍａｎｄｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｏｆｄｕｓｔｃｏｌｌｅｃｔｏｒｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｎｇＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅ图９为增设文丘里管前后各测点喷吹压力峰值1400120010008006004002000P k /P aP4P3P2P1P5增设文丘里管前增设文丘里管后图９㊀增设文丘里管后喷吹压力对比Ｆｉｇ.９㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅ３１ 第１期㊀㊀㊀㊀㊀李建龙等:环形缝隙喷嘴改进导流内锥式除尘滤筒脉冲喷吹性能的数值模拟Ｐｋ对比ꎮ增设文丘里管后ꎬ各测点的喷吹压力均得到较大的提升ꎮ因为文丘里管可以汇聚卷吸周围空气ꎬ更均匀地混合喷吹与卷吸的气流ꎬ提升滤筒内部的喷吹压力ꎬ进一步加强了滤筒清灰性能ꎮ进一步考察了文丘里管在不同安装高度ｈ(－１２０~６０ｍｍ)时各测点压力峰值Ｐｋ变化ꎬ如图１０所示ꎮ文丘里管安装高度ｈ在－１２０~－６０ｍｍ时ꎬ随着文丘里管安装高度升高ꎬＰ１~Ｐ５测点压力均呈现升高趋势ꎬ文丘里管安装高度ｈ在－６０~６０ｍｍ时ꎬ随着文丘里管安装高度升高ꎬＰ１~Ｐ２测点喷吹压力下降ꎬＰ３~Ｐ５测点喷吹压力变化较小ꎮ观察图１０(ｂ)可以发现ꎬ随着文丘里管安装高度升高ꎬ滤筒内部的喷吹强度先升高再缓慢降低ꎬ变异系数呈现先增大后减小的趋势ꎮ14001300120011001000900800P k /P a300-30-60-90-12060P1P2P3P4P5ｈ/ｍｍ(ａ)测点压力峰值14001300120011001000900P /P a300-30-60-90-12060P CV0.100.080.060.040.02C Vｈ/ｍｍ(ｂ)喷吹强度和变异系数变化图１０㊀文丘里管安装高度对喷吹性能影响Ｆｉｇ.１０㊀ＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｈｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅｈａｓａｎｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ造成这种现象主要是因为ꎬ文丘里管安装高度较低时ꎬ文丘里管与滤筒的内锥阻碍了喷吹气流进入滤筒内部ꎬ导致滤筒内部气流量减少ꎮ因此ꎬ文丘里管安装高度ｈ在－３０~６０ｍｍ时ꎬ可以得到较好的喷吹强度及均匀性ꎬ在安装高度为－３０ｍｍꎬ喷吹强度最大ꎬ提升了２９％ꎮ环缝喷嘴和文丘里管改善滤筒喷吹性能的原理如图１１所示ꎬ可见文丘里管有汇聚气流㊁均匀混合喷吹气流与卷吸气流的效果ꎬ并且进一步加强了气流的卷吸作用ꎬ环缝喷嘴和文丘里管组合可优化滤筒清灰性能ꎮ文丘里管图１１㊀环缝喷嘴和文丘里管改善喷吹性能的原理Ｆｉｇ.１１㊀ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｎｏｚｚｌｅｓａｎｄＶｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓｐｒａｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ４１ 南昌大学学报(工科版)２０２３年㊀３ 结论㊀㊀１)环缝喷嘴显著提升了喷吹气流与周围空气的接触面ꎬ增强了气流卷吸作用ꎻ相较于普通喷嘴ꎬ使用环缝喷嘴条件下滤筒上部的负压几乎消失ꎬ滤筒内部的喷吹压力明显提升ꎬ较高喷吹压力持续时间延长ꎬ脉冲清灰性能更佳ꎮ２)普通喷嘴和环缝喷嘴条件下ꎬ喷吹强度均随着喷吹距离呈先增后降的趋势ꎬ其中环缝喷嘴对应的喷吹强度更大ꎬ且在较小喷吹距离(２００~４００ｍｍ)时喷吹均匀性的改善显著ꎬ主要是因为环缝喷嘴喷吹气流与周围空气接触面更大ꎬ具有更强的卷吸作用ꎻ在喷吹距离ｌ为４００ｍｍ时ꎬ对滤筒的清灰性能改善最佳ꎬ喷吹强度提升了４４％ꎮ３)文丘里管的增设可汇聚并均匀混合卷吸空气ꎬ进一步加强气流的卷吸作用ꎬ环缝喷嘴和文丘里管组合可提高滤筒内的喷吹压力ꎻ文丘里管安装高度在－３０ｍｍ时对喷吹强度提升最大ꎬ为２９％ꎮ参考文献:[１]㊀刘媛ꎬ张蕾ꎬ陈娱ꎬ等.２００３ ２０１６年中国ＰＭ２.５质量浓度时空格局演变及影响因素解析[Ｊ/ＯＬ].地理科学ꎬ２０２３:１－１１(２０２３－０１－２０)[２０２３－０２－０３].ｈｔｔｐｓ://ｋｎｓ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ/ｋｃｍｓ/ｄｅｔａｉｌ/２２.１１２４.Ｐ.２０２３０１１８.１９１４.００６.ｈｔ￣ｍｌ.[２]ＬＩＡＮＧＣＳꎬＤＵＡＮＦＫꎬＨＥＫＢꎬｅｔａｌ.Ｒｅｖｉｅｗｏｎｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓꎬｓｏｕｒｃｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｃｏｕｎ￣ｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆＰＭ２.５[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１６ꎬ８６:１５０－１７０.[３]庄学安.小保当矿井粉尘高效治理技术探讨[Ｊ].煤炭技术ꎬ２０２２ꎬ４１(２):１４９－１５２.[４]ＺＨＡＮＧＳＧꎬＬＵＷＧꎬＷＥＩＺＱꎬｅｔａｌ.Ａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｃａｒｄｉａｃａｒｒｈｙｔｈｍｉａｓ:ｆｒｏｍｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｃｌｉｎｉｃａｌｅｖｉ￣ｄｅｎｃｅｓｔｏｃｅｌｌｕｌａｒｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＣａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒＭｅｄｉｃｉｎｅꎬ２０２１ꎬ８:７３６１５１[５]李德文ꎬ赵政ꎬ郭胜均ꎬ等. 十三五 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煤矿井下掘进工作面干式过滤除尘实验教学系统建设
ＩＳＳＮ１００６－７１６７ＣＮ３１－１７０７／ＴＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＩＮＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ第４０卷第１期 Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１２０２１年１月Ｊａｎ．２０２１ ＤＯＩ：１０．１９９２７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｙｙｔ．２０２１．０１．０１５煤矿井下掘进工作面干式过滤除尘实验教学系统建设周福宝， 李世航， 杨永良（中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州２２１１１６）摘 要：建立了干式过滤除尘实验模型，并设计了煤矿井下掘进工作面干式过滤除尘实验教学系统，系统主要包括除尘器本体、脉冲清灰、模拟现实巷道３个子系统。
利用相似原理对巷道模拟子系统的长度、相对位置等参数进行了优化设计。
通过调整粉尘源及抽压风筒相对位置、净化风量、相对湿度等外部参数，模拟掘进工作面现场情况。
利用预设传感器对干式过滤除尘系统的过滤阻力、除尘效率、清灰效果等参数进行相关测试，探究各影响因素对干式过滤除尘系统应用效果的影响。
关键词：掘进工作面；干式过滤；粉尘防治；实验教学中图分类号：ＴＤ７２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－７１６７（２０２１）０１－００６９－０３ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅａｃｈｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＤｒｙＦｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄＤｕｓｔＲｅｍｏｖａｌｉｎＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＷｏｒｋｉｎｇＦａｃｅｏｆＣｏａｌＭｉｎｅＺＨＯＵＦｕｂａｏ， ＬＩＳｈｉｈａｎｇ， ＹＡＮＧＹｏｎｇｌｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｄｒｙｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｄｅｌｏｆｄｒｙｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅａｃｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｒｙｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｗｅｐｕｌｓｅｄｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌ，ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｔｈｒｅｅｓｕｂ ｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｒｏａｄｗａｙ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｕｂｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｉｍｉｌａｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｅｄ，ｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｕｓｔｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｈｅｓｕｃｔｉｏｎｆａｎ，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｐｕｒｉｆｉｅｄａｉｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｉｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｉｎｇｆａｃｅ．Ｔｈｅｐｒｅｓｅｔｓｅｎｓｏｒｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｄｒｙｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｄｒｙｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｄｉｎｇｆａｃｅ；ｄｒｙｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｄｕｓｔｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅａｃｈｉｎｇ收稿日期：２０２０ ０５ ０６基金项目：２０１８年中国矿业大学教学研究特设项目（２０１８ＴＳ０６）作者简介：周福宝（１９７６－），男，江苏南京人，教授，主要从事公共安全及职业健康研究。
布袋除尘方案说明
宁波大榭开发区万华工业园热电有限公司2×220t/h炉炉外烟气脱硫除尘改造工程布袋除尘器技术方案南京龙玖环境工程有限公司二零零九年九月目录一、结构特点描述 (1)二、袋式除尘器的气流分布 (1)三、袋式除尘器主要设备组成 (2)3.1本体 (2)3.2净气室 (3)3.3脉冲清灰机构 (3)3.3.1 清灰系统及装置综述 (3)3.3.2 脉冲清灰压力 (4)3.3.3 清灰方式控制 (4)3.3.4 滤袋 (5)3.3.5 袋笼 (8)3.3.6 脉冲阀 (8)3.4花板 (9)3.4.1 花板的选材 (9)3.4.2 花板开孔 (10)3.4.3 环形加强筋的设置 (10)3.4.4 花板的焊接 (10)3.4.5 花板组合件的堆码 (10)3.4.6 起吊和包装 (10)3.5灰斗 (11)3.5.1 灰斗数量及尺寸 (11)3.5.2 灰斗结构设计 (11)3.5.3 灰斗保温 (11)3.5.4 灰斗加热 (11)3.5.5 捅灰孔 (11)3.5.6 料位计 (11)3.5.7 人孔门 (11)3.5.8 灰斗容积 (11)四、袋式除尘器主要辅助设备 (11)五、袋式除尘器的供电系统 (12)5.1供电电源 (12)5.2供电容量 (12)5.3配电装置 (12)六、袋式除尘器的控制 (12)6.1袋式除尘器的整机启动 (13)6.2袋式除尘器的脉冲清灰控制 (13)6.3袋式除尘器控制系统的定义和说明 (14)6.4控制机柜 (15)6.5控制线路要求 (15)6.6自动检测与自动控制 (16)6.7设备保护 (16)6.8照明、防雷接地及检修 (16)七、旋转式低压脉冲袋式除尘器技术特点 (16)7.1设备阻力低 (16)7.2数量极少的大型脉冲阀 (17)7.3脉冲阀膜片寿命长 (17)7.4相互独立的除尘室 (17)7.5检修换袋方便 (17)7.6新型的专利技术袋笼 (18)八、以下异常工况下的技术保障措施 (18)8.1发生“四管”爆裂导致烟气中水分增加时的保护措施 (18)8.2在锅炉启动时全投油及低负荷投油助燃时的保护措施 (19)九、除尘器的监测 (19)9.1除尘器压差监测与设备阻力控制 (19)9.2除尘器的温度监测和控制 (19)9.3清灰系统的监测 (20)9.4除尘器的检漏装置 (20)9.5设备其它部件的监测 (20)十、旋转式低压脉冲袋式除尘器的技术参数 (21)10.1旋转式低压脉冲袋式除尘器的性能参数 (21)10.2旋转式低压脉冲袋式除尘器重量(单台/套) (21)十一、旋转式低压脉冲袋式除尘器的性能保证 (22)11.1除尘器的保证性能 (22)11.2滤袋寿命 (22)11.3脉冲阀 (22)11.4脉冲阀膜片 (23)11.5滤袋质量 (23)11.6袋笼质量 (23)一、结构特点描述每台锅炉配一组除尘器，袋式除尘器在顺气流方向上分为1个预除尘室和1个的布袋除尘室，每个布袋除尘室为6个除尘单元。
高炉煤气干法除尘岗位操作规程
高炉煤气干法除尘岗位操作规程一、主要工艺设备及技术参数1、布袋除尘器箱体（1）布袋除尘器数量 12个（2）灰罐数量 1个（3）布袋除尘器筒体直径 3600mm（4）灰罐直径 3600mm（5）除尘器滤袋规格φ130×6000mm（6）灰罐滤袋规格φ130×2000mm（7）滤袋总数量（含灰罐） 2665条（8）滤袋材质氟美斯（9）花板厚度 8mm（10）安全阀 13个2、脉冲反吹系统（1）电磁脉冲阀 220V，50HZ（2）喷吹管数量 15根3、氮气系统（1）氮气罐 20m³（2）气源设计压力 1.8MPa（3）气力输灰： 0.15~0.25MPa，DN125（4）脉冲反吹： 0.25~0.30MPa，DN150（5）吹扫、气动阀、仪表： 0.6MPa，DN100、DN80、DN25 4、输卸灰系统（1）电动卸灰耐磨球阀(防爆型)： DN300，FQ947AF-2.5（2）气动钟形耐磨卸灰阀(防爆型)： DN300，PZ643MX-2.5（3）电动卸灰耐磨球阀(防爆型)： DN80，FQ947AF-2.5（4）螺旋加湿机：（5）输灰管道尺寸： DN1255、阀门（1）出入口电动扇形耐磨盲板阀(防爆型)： DN600，F943X-2.5（2）出入口电动金属硬密封耐磨蝶阀(防爆型)： DN600，D943P-2.5（3）荒煤气放散电动金属硬密封蝶阀(防爆型)： DN1400，D943P-2.5C（4）荒煤气放散电动敞开式盲板阀(防爆型)： DN1400，F944X-2.5C（5）净煤气放散电动金属硬密封蝶阀(防爆型)： DN1400，D943P-2.5C（6）净煤气放散电动敞开式扇形盲板阀(防爆型)： DN1400，F944X-0.5C二、主要工艺控制指标1、含尘量入口含尘量：约12 g/m3出口含尘量：≤10mg/ m32、温度正常使用温度：80~280℃（瞬间10分钟内300℃）3、流量（1）正常煤气处理风量m3/h（2）最大煤气处理风量m3/h4、压力炉顶压力：200KPa~250KPa三、除尘器运行操作规程1、单个箱体投运的操作（1）关闭箱体与外界连接的一切阀门、人孔等。
煤矿降尘用喷嘴通用技术条件
煤矿降尘用喷嘴通用技术条件MT／T 240—1997中华人民共和国煤炭工业部1997—12—30批准1998—06—01实施前言本标准是对MT 240—91进行修订的。
我国煤矿(特别是地方中小型煤矿和乡镇煤矿)防尘仍以喷雾降尘为主，近几年来，随着对呼吸尘降尘技术的越来越重视，喷雾降尘技术及喷嘴性能检测技术取得了大幅度进步，因此，本标准为适应我国煤矿喷雾降尘技术的需要，而对MT 240—91在技术内容上作了较大改变，主要有：(1)扩大了本标准的适用范围，增加了声波喷嘴、荷电喷嘴和磁化喷嘴的性能检测内容。
(2)将雾粒测定方法由迹印法改为先进的光度法，提高了测量精度和速度。
(3)雾粒测点由轴向多点测定改为径向多点测定，使测定结果更符合实际。
本标准的附录A是标准的附录。
本标准由煤炭工业部科教司提出。
本标准由煤矿安全标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：煤炭科学研究总院重庆分院、煤炭科学研究总院。
本标准主要起草人：李德文、郭科社、朱凤山。
本标准从实施之日起，同时代替MT 240—91。
本标准委托煤炭科学研究总院重庆分院负责解释。
1 范围本标准规定了煤矿降尘用喷嘴(以下简称喷嘴)的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于煤矿喷雾降尘用喷嘴。
2 引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB／T 192—81 普通螺纹基本牙型GB／T 193—81 普通螺纹直径与螺距系列(直径1～600mm)GB／T 196—81 普通螺纹基本尺寸(直径1～600mm)GB／T 197—81 普通螺纹公差与配合(直径1～355mm)GB／T 2516—81 普通螺纹偏差表(直径1～355mm)GB／T 7306—87 用螺纹密封的管螺纹GB／T 7307—87 非螺纹密封的管螺纹GB／T 14437—93 产品质量计数一次监督抽样检验程序(适合于总体量较大的情形) GB／T 15239—94 孤立批计数抽样检验程序及抽样表GB／T 15482—1995 产品质量监督小总体计数一次抽样检验程序及抽样表3 定义本标准采用下列定义。
布袋除尘器结构设计及强度计算..doc
•布袋除尘器结构设计及强度计算•前言低压脉冲布袋除尘器广泛应用于电厂脱硫除尘及一般钢厂除尘中（应用于钢厂及电厂的主要区别是除尘器外表是否需要保温、烟气对钢板的腐蚀程度及滤料的选择等），脱硫后的烟尘经过该除尘器后，其排放到大气中的浓度基本控制在20～30mg/m3，低于国家环保部门规定的50mg/m3。
低压脉冲布袋除尘器的工作原理：含尘气体由导流管进入各单元，大颗粒粉尘经分离后直接落入灰斗、其余粉尘随气流进入中箱体过滤区，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、排风管排出。
随着过滤工况的进行，当滤袋表面积尘达到一定量时，由清灰控制装置(差压或定时、手动控制)按设定程序打开电磁脉冲阀喷吹，抖落滤袋上的粉尘。
落入灰斗中的粉尘借助输灰系统排出。
低压脉冲除尘器的主要结构组成如下：底柱组件、滑块组件、顶柱组件、灰斗组件（含三通及风量调节阀，如果有的话）、进风装置、中箱体、上箱体、喷吹系统、离线装置、内旁路装置（外旁路，可供选择）、平台扶梯、防雨棚、气路配管及控制元件等组成。
其结构简图如下：除尘器的设计过程中，应当对除尘器的载荷（包括静载、动载、风载、雪载及地震载荷等，单位KN）、除尘器承受的设计负压（单位Pa）、板件材料的屈服极限及抗拉伸极限等（单位MPa），要有一定程度的了解。
必要时，结构设计人员可以查阅相关的机械设计手册，以加深自己对这方面的理解。
如下的设计过程仅供除尘设备制造厂家及相关设计单位参考。
1．除尘器载荷的确定：1.1静载的确定：G静载=∑Gi（i=1～5）式中，G1本体钢结构部分的重量，G2滤袋总重，G3袋笼总重，G4滤袋表面积灰5mm的重量，G5灰斗允许积灰重量。
按本公司多年来的设计经验，静载荷在除尘器基础上的分布，一般是，最外面一圈基础柱桩的载荷为总静载分布在所有柱桩上的平均值Gp的110%。
次外圈一圈柱桩的载荷为Gp的120～200%，以此类推，直到最内圈载荷。
内圈载荷高于外圈载荷，但内外圈载荷最大差别不得超过300KN。
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喷嘴直径及喷嘴数量是整个喷吹管设计的核心
目前，3寸脉冲阀所带领的喷嘴数量建议最多不要超过20只（一般来说，16只以下比较合适）。
在中压喷吹的状态下，喷吹管上所有喷嘴口径的面积之和应该为喷吹管内径的60～80%，即：
（60～80%）A喷吹管=nA喷嘴。
应当注意，靠近脉冲阀侧的喷嘴比远离脉冲阀侧的喷嘴口径大0.5～1mm（这样设计的目的，是要保证喷吹管上所有喷嘴喷射出的压缩气流均衡（压缩气量和压力的差别控制在10%以内）。
若采用低压喷吹，喷嘴口径还要进一步加大2～3mm。
一般是，喷吹管直径与脉冲阀口径相对应。
比如，采用3寸的脉冲阀，则喷吹管直径也为3寸。
喷吹管的板厚，一般是，2.5寸以上采用4mm，2.5寸以下采用3mm的焊接钢管制作。