管束式除雾器的大数据分析

针对单个管束通道内的气流进行计算

►烟气流场为定常流场，气流参数不随时间变化

►将烟气视为不可压缩气体

►忽略叶片的厚度

►忽略蒸发、冷凝、聚并等过程

►颗粒物碰到壁面即视为被捕获，不再参与剩余的计算过程

管束除雾器的研究通过部分已投运的脱硫机组输出，入口粉尘含量及及烟气压力进行检测，获取除尘效率，压力损失等相关数据，但除雾器的运行环境未气-液-固三相耦合，影响因素多，工况复杂。

计算流体力学，是一种快速发展的数值仿真技术，克服实际工程试验研究的局限性。对管束的烟气流速、叶片角度、颗粒物粒径等参数对管束式除雾器的除雾器效率和压降损失的影响进行分析

管束式除雾器为多个圆筒做成，筒内布置了扇形叶片，携带大量液滴的烟气，经过叶片旋流后产生了向上的离心运动，液滴的惯性加大，脱离烟气的旋流轨迹甩想壁面，并粘附咋筒壁，因重力下落，从而实现气液分离，为保证与实际情况尽可能契合的前提下减小计算量。
  路雨   ①③①O⑥⑥⑨⑤①①⑦     铜V       KK  ⑤⑦O⑨④①①⑤④

气相流场的计算方法

其中p-气相密度，Ø-通用场变量，t-时间，u-气相速度，ĶΓ-扩散系数，S-源项，在连续性方程及能量方程中通用场变量Ø和Γ分别为l，u，t和0、µ、k/c、，其中T-气相温度，µ-动力粘度，k-传热系数，ҫ-比热容。

脱硫塔内粒径分布较广，通常在1到数百微米之间，管束式除雾器一般布置在折流板除雾器之后，粒径在20微米以上的基本都被去除，因此管束除雾器将粒径的范围控制在1-20微米之间。

►计算结果分析

一、烟气流速在4m/s，颗粒物粒径10微米条件下，不同叶片倾斜度的管束式除雾器筒内的颗粒物运动轨迹及速度分布

烟气经过叶片时，在惯性作用下形成离心旋流，颗粒也随烟气发生旋流，大部分颗粒被甩到筒壁上捕获，小部分随烟气逸出筒外。叶片倾角越小，烟气形成的旋流越强，颗粒越容易被甩到筒壁上去除。倾角在15度和30度时，所有颗粒经过一级叶片，未到达二级叶片之前已经被去除，脱除效率较高。

二、颗粒物粒径对除雾器效果的影响。以倾角为30度为例，粒径对除雾效果的影响

管束式除雾器的除雾器效率随颗粒物粒径的增大而增加，这是因为不同粒径的质量不同，粒径越大的质量越大，惯性力越大，则速度改变的趋势越慢，越容易撞击到叶片上，从而越容易被捕集分离。

三、烟气流速对除雾效率的影响。以粒径为5微米为例，分析烟气流速对除雾效率的影响

在叶片倾角在15度与60度情况下，随烟气流速增加，除尘效率没有明显变化。这是因为叶片倾角较小时。叶片的间缝较小，即便较低的流速也能使颗粒撞击至叶片上被捕集，倾角较大时，一方面叶片的间缝较大，颗粒容易穿过叶片间隙而不被捕获；另一方面较大的叶片倾角使烟气的旋流作用减弱，即使增加烟气流速也难以带动颗粒轨迹发生偏折，颗粒难以被筒壁捕集而逃逸。

在叶片倾角30度和45度时，随烟气流速增加，除雾器效率也增加。这是因为颗粒捕集效果是颗粒惯性运动及颗粒本身布朗运动的综合体现，烟气流速较低时，颗粒布朗运动的效应大于惯性运动的效应，颗粒轨迹不稳定，容易通过叶片间隙而随烟气逃逸，在烟气流速较高时，颗粒惯性占主导地位，使颗粒产生强旋流运动而被甩到筒壁上捕集。

四、叶片层数对除雾效率的影响

叶片层数对除雾器效率具有一定的影响，粒径较小时，除雾效率随叶片增加而增加，颗粒粒径较大时无明显变化。这是因为粒径较小时，单层叶片对颗粒的拦截效率有限，无法将微小颗粒全部捕集，将多级叶片串联起来发挥协同除尘性能，提高除雾效率。在颗粒粒径较大时，单层叶片的拦截效率较高，可将颗粒物全部拦截，不随烟气逃逸，而后级叶片未能发挥作用，此时除雾效率不随叶片层数增加而增加。

五、叶片倾角对除雾效率的影响

叶片倾角对除雾效率的影响显著，不同粒径下倾角对除雾效率的影响趋势相同，叶片倾角减小，除雾效率迅速下降。这是因为倾角的减小，一方面缩小了叶片间的间距，使过流面积减小，导致大部分颗粒撞击叶片的几率增大，容易被叶片截留下的颗粒数量曾多；另一方面叶片倾角较小，使烟气产生越大的旋流运动，带动颗粒转向旋切撞击到壁面上被捕集，从而提高除雾效率。

六、烟气流速对压力损失的影响

其中不同叶片倾角下，管束式除雾器压力损失均随烟气流速的增加而增大，且倾角角度越小，压力损越大。这是因为小的叶片倾角使烟气的流动方向急剧改变，烟气经过叶片时发生边界层分离，在叶片后方形成漩涡区。漩涡在产生与消散的过程中，局部流动进行急剧的调整，烟气内摩擦作用加剧，产生机械能损失，导致压力下降。且叶片倾角越小，烟气机械能损失越大，压力下降越明显。

总结

随颗粒粒径及烟气流速的增大，管束式除雾器的除雾器效率增加，随叶片角度的增大，除雾效率下降

管束式除雾器的压力损随烟气流速的增加而增大，同一工况下，叶片倾角15度的管束除雾器的压降*大，60度时压降*小。

在实际应用中，应综合考虑除雾器效率、压力损、颗粒物排放指标等，合理选取管束除雾器。15度的管束除雾器压力损过大，虽对粗颗粒和细颗粒均有较高的除雾效率，但需要较大的动力，不符合实际工程应用的条件；60度的管束除雾器压力损小，但对小颗粒的捕集效果不高