某项目除尘系统阻力CFD优化

某项目的工艺流程为高炉焦炉煤气进入燃气锅炉燃烧，燃烧后的烟气进入SDA脱硫塔脱硫，再进入袋除尘器除尘，最后经出口烟道进入烟囱排出。在整个系统的运行中，SDA脱硫塔需在负压条件下运行，由于现场实测3#线出口管道阻力大，导致正压区处于脱硫塔旋转雾化器处，致使旋转喷雾器无法正常运行。对3#线系统进行模拟分析，并提出方案优化降阻。

 

3#线管道三维模型

图纸中显示，3#线进口管道均为双风机进口，且管道进口尺寸均为3600mm×2600mm，进口管道烟气量为90万，，进口速度边界为13.35m/s。烟气温度为150℃。

3#线管道系统优化

由于现场实测结果表明，3#线出口管道阻力较大，因此需对3#线出口管道进行模拟优化，初始情况下出口管道内流线图如下：

 

3#线出口管道内流线图

出口管道总阻力为778Pa，其中Z字形弯头阻力为363.6Pa，增压风机出口弯头的阻力为210.1Pa，风阻主要集中在这两个区域内，对Z字型弯头和增压风机出口弯头进行流场优化。

添加导流板后，出口管道内流线如下图：                      

3#线出口管道优化方案内流线图

显然，在添加导流板后，管道内流线更加平顺，并且分布更加均匀，管道内的最高风速由原始状态的34.57m/s降低到了14.34m/s。对比原始状态的压力数据，添加导流板后出口管道的总阻力降低至363.5Pa,降低了约414.5Pa，其中Z字形弯头阻力降低为164.3Pa。增压风机出口弯头的阻力为100.3Pa，降低了109.8Pa。此外，在Z字型弯头添加导流板后，均流了下游流场，使得下游阻力也降低了106Pa。

3#线进口管道

3#线进口管道内流线图

3#进口管道阻力为699.2Pa，阻力较高，这是由于进口管道内弯头较多，且相邻弯头之间距离较近，气流无法充分扩散，以旋流的形式分布在管道中，进而导致阻力升高。

由于3#进口管道阻力较高，因此考虑提出导流方案对其进行适当优化，优化后管道内流线如下图：

 

3#线进口管道优化方案内流线图

添加导流后，管道内气流的旋流程度明显降低，气流更加平顺。进口管道阻力由699.2Pa降低到了421Pa，降低278.2Pa，降幅为39.8%，降幅显著。

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