一种静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法
【专利摘要】本发明公开了一种静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法，涉及一种新型的以压力损失系数（pressure reduction factor, [PRF]）为核心的非稳态轴对称数学模型，通过试验测试数据与数值模拟计算相结合的方法对在静电激发条件下动态脉冲清灰过程进行影响因素简化，确定清灰周期与PRF、压力损失、滤袋静压与脉冲压力等清灰定性参数之间的关系。克服了仅通过有限的测试数据与影响因素考虑不周所致的清灰性能分析的局限性，描述了在静电激发条件下影响因素更趋复杂的动态清灰过程。
【专利说明】-种静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于PMs.e等微细粉尘控制【技术领域】，具体设及一种静电激发袋式除尘器的 脉冲清灰性能数学建模方法。
【背景技术】
[0002] 我国现役各式除尘器虽然作为除尘领域的主流除尘技术，但是其已无法满足《火 电厂大气污染排放标准》（GB13223-2011)和"史上最严"《锅炉大气污染物排放标准》 佑B13271-2014)中的粉尘排放限值，且普遍存在对于PMs.e等微细粉尘去除效率有限，运行 阻力高，滤袋更换周期短等问题。静电激发袋式除尘器是基于静电激发除尘技术/脉冲袋 除尘技术相结合的禪合型静电激发袋式除尘器，使用负极性高压电极电晕放电让细微粉尘 颗粒荷电，用新型抗电击新型滤袋代替收尘极板，在同一空间中交织叠加了电除尘和袋过 滤过程，从而在微细粉尘的去除上具有突出优势，运行阻力为传统袋式除尘器的2/3,运行 能耗至少低于10%，因而具有广阔的前景。
[0003] 欲彰显静电激发袋式除尘器"高效、低阻、易清灰"的优势，除尘系统清灰性能的优 劣已成为静电激发袋式除尘器实现对微细粉尘高效捕集的关键，直接决定着滤袋的过滤性 能和使用寿命。现有技术成熟、应用广泛的除尘器清灰方式主要分为机械振打清灰、反吹气 流清灰、电磁脉冲清灰等=种。电磁脉冲清灰方式克服了前两种清灰方式设备架构空间大， 高气布比下清灰效果欠佳，滤袋压力损失过高等问题，凭借其操作简便、可控性强、自动化 程度高、清灰效果显著等特点已成为了现役袋式除尘器清灰方式的首选。
[0004] 电磁脉冲清灰方式设及清灰周期内脉冲阀喷吹压力、脉冲宽度、脉冲间隔、滤袋阻 力等控制参数，同时含尘气源、气布比、压力损失等袋式除尘控制参数亦导致清灰周期的无 规律波动。清灰周期作为反映清灰性能的核屯、指标，清灰周期的准确设定对于除尘系统的 滤尘性能、脉冲清灰性能和结构优化的评价尤为关键，直接决定着脉冲清灰效果、系统能耗 和运行成本。清灰周期过长造成除尘系统压力损失骤增，滤袋挤压变形严重，清灰困难等问 题，而周期过短造成滤袋频繁胀袋磨损，能耗过高，飞灰严重等问题。然而，脉冲清灰影响因 素众多，各因素之间相互作用，相互影响，目前仍无完备理论体系对于脉冲清灰机理及其影 响因素做出充分阐释，工程实践中仅W脉冲清灰的气源压力作用参数作为衡量清灰强弱的 普遍指标，缺乏对脉冲清灰性能全面的、动态的分析，加之在静电激发条件下动态清灰过程 更趋复杂化。因此，通过测试数据和数值模拟计算模型相结合的方法可充分描述动态清灰 过程的清灰性能W及影响因素简化，同时对于研究清灰机理和优化静电激发袋式除尘器设 计具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述的技术问题，本发明旨在不同工况条件下，基于静电激发袋式除尘 器的含尘气源、滤料特性、电磁脉冲等参数测试数据的数值模拟验证计算，建立一种静电激 发袋式除尘器脉冲清灰性能的动态描述数学模型。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模 方法，用于描述静电激发袋式除尘器第i个除尘室中滤袋有效滤尘面积j上的动态清灰过 程；其特征在于，包括W下步骤：
[0007] 步骤1 ;基于经典袋式除尘器描述清灰性能的Kozeny-Carman化C)模型；
[000引 S = SE+kgW，
[0009] 通过试验数据与模拟数据相结合的方法分别计算出在静电激发条件下和非静电 条件下的压力损失系数k2;所述的试验数据包括滤袋阻力S、粉尘层密度W，模拟数据包括 清灰后滤袋残余阻力Se;S为压力损失AP与气布比A/C之商；W = / 化(g/m2)，其中，Q 为含尘气体流量，A为滤袋有效滤尘面积；
[0010] 步骤2;计算静电激发条件下k,与非静电激发条件下k 2的比值，获得近似常数 PRF(标准方差0. 34 + 0. 05)，建立起传统袋除尘与静电激发袋除尘在动态清灰过程描述中 的相互联系；
[0011] 步骤3 ;通过PRF简化动态脉冲清灰过程影响因素及确定清灰周期0 U与清灰定 性参数之间的[PR円清灰性能数学模型：
[0012]
【权利要求】
1. 一种静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法，用于描述静电激发袋式除 尘器第i个除尘室中滤袋有效滤尘面积j上的动态清灰过程；其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :基于经典袋式除尘器描述清灰性能的Kozeny-Carman(KC)模型： S=SE+k2ff, 通过试验数据与模拟数据相结合的方法分别计算出在静电激发条件下和非静电条件 下的压力损失系数k2;所述的试验数据包括滤袋阻力S、粉尘层密度W，模拟数据包括清灰
尘气体流量，A为滤袋有效滤尘面积； 步骤2 :计算静电激发条件下k2与非静电激发条件下k2的比值，获得近似常数PRF(标 准方差0. 34±0. 05)，建立起传统袋除尘与静电激发袋除尘在动态清灰过程描述中的相互 联系； 步骤3 :通过PRF简化动态脉冲清灰过程影响因素及确定清灰周期0u与清灰定性参 数之间的[PRF]清灰性能数学模型：
所述的清灰定性参数包括PRF、压力损失△P、清灰后滤袋静压Ps与脉冲压力Pi,j;其中N为静电激发袋式除尘器除尘单元数，Vi^( 0 )为含尘气流通过第i个除尘室中滤袋有效滤 尘面积j的过滤速度。
2. 根据权利要求1所述的静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法，其特征 在于：步骤1中所述的Kozeny-Carman(KC)模型，假设粉尘浓度c恒定，则该KC模型可变 为：
3. 根据权利要求1所述的静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法，其特征 在于：步骤1中所述的滤袋阻力S由三部分组成：清灰后滤袋残余阻力Se、滤料阻力和滤料 与粉尘层间的边界阻力，其中滤料阻力和滤料与粉尘层间的边界阻力由k2W所表征。
4. 根据权利要求1所述的静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法，其特征 在于：所述的静电激发袋式除尘器，用抗电击滤袋代替收尘极板，利用滤袋间隙构成粉尘荷 电及捕集空间，实现对PM2. 5等微细粉尘的高效捕集。
5. 根据权利要求4所述的静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法，其特征 在于：所述的抗电击滤袋为碳纤维覆膜耐高温导电纤维滤袋，具有较低的电阻率，防止火花 放电损伤，良好的导电性能及抗氧化性能。
6. 根据权利要求4或5所述的静电激发袋式除尘器的脉冲清灰性能数学建模方法，其 特征在于：所述的静电激发袋式除尘器的除尘室每个滤袋四周均平行布置有高度相同的高 压电晕线。
【文档编号】G06F17/50GK104504222SQ201510015933
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月13日 优先权日:2015年1月13日
【发明者】王祖武, 李海玮, 叶寅 申请人:武汉大学