一種靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法
2023-10-04 17:05:09
一種靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法
【專利摘要】本發明公開了一種靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法，涉及一種新型的以壓力損失係數（pressure reduction factor, [PRF]）為核心的非穩態軸對稱數學模型，通過試驗測試數據與數值模擬計算相結合的方法對在靜電激發條件下動態脈衝清灰過程進行影響因素簡化，確定清灰周期與PRF、壓力損失、濾袋靜壓與脈衝壓力等清灰定性參數之間的關係。克服了僅通過有限的測試數據與影響因素考慮不周所致的清灰性能分析的局限性，描述了在靜電激發條件下影響因素更趨複雜的動態清灰過程。
【專利說明】-種靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於PMs.e等微細粉塵控制【技術領域】，具體設及一種靜電激發袋式除塵器的 脈衝清灰性能數學建模方法。
【背景技術】
[0002] 我國現役各式除塵器雖然作為除塵領域的主流除塵技術，但是其已無法滿足《火 電廠大氣汙染排放標準》（GB13223-2011)和"史上最嚴"《鍋爐大氣汙染物排放標準》 佑B13271-2014)中的粉塵排放限值，且普遍存在對於PMs.e等微細粉塵去除效率有限，運行 阻力高，濾袋更換周期短等問題。靜電激發袋式除塵器是基於靜電激發除塵技術/脈衝袋 除塵技術相結合的禪合型靜電激發袋式除塵器，使用負極性高壓電極電暈放電讓細微粉塵 顆粒荷電，用新型抗電擊新型濾袋代替收塵極板，在同一空間中交織疊加了電除塵和袋過 濾過程，從而在微細粉塵的去除上具有突出優勢，運行阻力為傳統袋式除塵器的2/3,運行 能耗至少低於10%，因而具有廣闊的前景。
[0003] 欲彰顯靜電激發袋式除塵器"高效、低阻、易清灰"的優勢，除塵系統清灰性能的優 劣已成為靜電激發袋式除塵器實現對微細粉塵高效捕集的關鍵，直接決定著濾袋的過濾性 能和使用壽命。現有技術成熟、應用廣泛的除塵器清灰方式主要分為機械振打清灰、反吹氣 流清灰、電磁脈衝清灰等=種。電磁脈衝清灰方式克服了前兩種清灰方式設備架構空間大， 高氣布比下清灰效果欠佳，濾袋壓力損失過高等問題，憑藉其操作簡便、可控性強、自動化 程度高、清灰效果顯著等特點已成為了現役袋式除塵器清灰方式的首選。
[0004] 電磁脈衝清灰方式設及清灰周期內脈衝閥噴吹壓力、脈衝寬度、脈衝間隔、濾袋阻 力等控制參數，同時含塵氣源、氣布比、壓力損失等袋式除塵控制參數亦導致清灰周期的無 規律波動。清灰周期作為反映清灰性能的核屯、指標，清灰周期的準確設定對於除塵系統的 濾塵性能、脈衝清灰性能和結構優化的評價尤為關鍵，直接決定著脈衝清灰效果、系統能耗 和運行成本。清灰周期過長造成除塵系統壓力損失驟增，濾袋擠壓變形嚴重，清灰困難等問 題，而周期過短造成濾袋頻繁脹袋磨損，能耗過高，飛灰嚴重等問題。然而，脈衝清灰影響因 素眾多，各因素之間相互作用，相互影響，目前仍無完備理論體系對於脈衝清灰機理及其影 響因素做出充分闡釋，工程實踐中僅W脈衝清灰的氣源壓力作用參數作為衡量清灰強弱的 普遍指標，缺乏對脈衝清灰性能全面的、動態的分析，加之在靜電激發條件下動態清灰過程 更趨複雜化。因此，通過測試數據和數值模擬計算模型相結合的方法可充分描述動態清灰 過程的清灰性能W及影響因素簡化，同時對於研究清灰機理和優化靜電激發袋式除塵器設 計具有重要意義。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述的技術問題，本發明旨在不同工況條件下，基於靜電激發袋式除塵 器的含塵氣源、濾料特性、電磁脈衝等參數測試數據的數值模擬驗證計算，建立一種靜電激 發袋式除塵器脈衝清灰性能的動態描述數學模型。
[0006] 本發明所採用的技術方案是：一種靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模 方法，用於描述靜電激發袋式除塵器第i個除塵室中濾袋有效濾塵面積j上的動態清灰過 程；其特徵在於，包括W下步驟：
[0007] 步驟1 ;基於經典袋式除塵器描述清灰性能的Kozeny-Carman化C)模型；
[000引 S = SE+kgW，
[0009] 通過試驗數據與模擬數據相結合的方法分別計算出在靜電激發條件下和非靜電 條件下的壓力損失係數k2;所述的試驗數據包括濾袋阻力S、粉塵層密度W，模擬數據包括 清灰後濾袋殘餘阻力Se;S為壓力損失AP與氣布比A/C之商；W = / 化(g/m2)，其中，Q 為含塵氣體流量，A為濾袋有效濾塵面積；
[0010] 步驟2;計算靜電激發條件下k,與非靜電激發條件下k 2的比值，獲得近似常數 PRF(標準方差0. 34 + 0. 05)，建立起傳統袋除塵與靜電激發袋除塵在動態清灰過程描述中 的相互聯繫；
[0011] 步驟3 ;通過PRF簡化動態脈衝清灰過程影響因素及確定清灰周期0 U與清灰定 性參數之間的[PR円清灰性能數學模型：
[0012]
【權利要求】
1. 一種靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法，用於描述靜電激發袋式除 塵器第i個除塵室中濾袋有效濾塵面積j上的動態清灰過程；其特徵在於，包括以下步驟： 步驟1 :基於經典袋式除塵器描述清灰性能的Kozeny-Carman(KC)模型： S=SE+k2ff, 通過試驗數據與模擬數據相結合的方法分別計算出在靜電激發條件下和非靜電條件 下的壓力損失係數k2;所述的試驗數據包括濾袋阻力S、粉塵層密度W，模擬數據包括清灰
塵氣體流量，A為濾袋有效濾塵面積； 步驟2 :計算靜電激發條件下k2與非靜電激發條件下k2的比值，獲得近似常數PRF(標 準方差0. 34±0. 05)，建立起傳統袋除塵與靜電激發袋除塵在動態清灰過程描述中的相互 聯繫； 步驟3 :通過PRF簡化動態脈衝清灰過程影響因素及確定清灰周期0u與清灰定性參 數之間的[PRF]清灰性能數學模型：
所述的清灰定性參數包括PRF、壓力損失△P、清灰後濾袋靜壓Ps與脈衝壓力Pi,j;其中N為靜電激發袋式除塵器除塵單元數，Vi^( 0 )為含塵氣流通過第i個除塵室中濾袋有效濾 塵面積j的過濾速度。
2. 根據權利要求1所述的靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法，其特徵 在於：步驟1中所述的Kozeny-Carman(KC)模型，假設粉塵濃度c恆定，則該KC模型可變 為：
3. 根據權利要求1所述的靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法，其特徵 在於：步驟1中所述的濾袋阻力S由三部分組成：清灰後濾袋殘餘阻力Se、濾料阻力和濾料 與粉塵層間的邊界阻力，其中濾料阻力和濾料與粉塵層間的邊界阻力由k2W所表徵。
4. 根據權利要求1所述的靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法，其特徵 在於：所述的靜電激發袋式除塵器，用抗電擊濾袋代替收塵極板，利用濾袋間隙構成粉塵荷 電及捕集空間，實現對PM2. 5等微細粉塵的高效捕集。
5. 根據權利要求4所述的靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法，其特徵 在於：所述的抗電擊濾袋為碳纖維覆膜耐高溫導電纖維濾袋，具有較低的電阻率，防止火花 放電損傷，良好的導電性能及抗氧化性能。
6. 根據權利要求4或5所述的靜電激發袋式除塵器的脈衝清灰性能數學建模方法，其 特徵在於：所述的靜電激發袋式除塵器的除塵室每個濾袋四周均平行布置有高度相同的高 壓電暈線。
【文檔編號】G06F17/50GK104504222SQ201510015933
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月13日 優先權日:2015年1月13日
【發明者】王祖武, 李海瑋, 葉寅 申請人:武漢大學