一种袋式除尘系统数字化模拟平台及其建立方法

一种袋式除尘系统数字化模拟平台及其建立方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及袋式除尘系统仿真模拟领域，具体的是一种袋式除尘系统数字化模拟 平台及其建立方法，通过该平台对除尘器进行参数优化。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着工业化和城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，带来了严重 的大气污染问题，特别是工业生产中会产生大量的粉尘颗粒。粉尘会对大气环境、生产和 人体健康造成有害的影响，尤其是可吸入颗粒物会对人体的呼吸系统产生危害。"十二五" 规划纲要明确规定，将粉尘污染物排放标准提高至20-50mg/m3。《环境空气质量标准》 (GB3095-2012)也对环境空气功能区的PMi。及PMie的浓度限值做出了新的规定。《大气污 染防治行动计划》对2017年前大气污染治理给出了详细治理藍图，并对各省市降低PMsJ农 度提出具体要求。因此，净化和去除空气中悬浮颗粒物对保护环境和保障公众健康都具有 重要意义。随着国家对大气污染排放浓度要求越来越严格，静电除尘器对飞灰比电阻较高 的颗粒W及对微细颗粒物的捕集效率比较低，已经很难达到排放要求。但是袋式除尘器除 尘性能却不受飞灰比电阻的影响，对微细颗粒物的捕集效率比较高。
[0003] 袋式除尘器对颗粒污染物(特别是细颗粒物）的捕集效率高，从发展趋势上看，它 将成为控制烟尘污染物排放浓度达到国家环保标准的有效手段。影响袋式除尘器除尘的性 能关键因素就是其结构，其结构影响袋式除尘器的气流分布均匀性。若袋式除尘器由于气 流不均，造成整台除尘器布袋的滤尘负荷不均匀，在气流比较集中区域的布袋由于滤尘负 荷比较大，过滤风速比较高，造成箱体中某个位置的布袋的某个位置破损，影响除尘器的寿 命。因此袋式除尘器内部的气流组织研究不可或缺。
[0004] 由于袋式除尘设备内部气固两相流动十分复杂，气相流场W及颗粒运动和沉积特 性的测量也很困难，因此设计者往往只能依赖于经验数据或简单模型的计算结果，主观性 较强，除尘设备的实际性能常常达不到设计期望的水平。然而在实际除尘器袋室中，气流并 不是均匀分布的。因此，需要对除尘器袋室内部流场进行定量研究，为改进设计和提高运行 水平提供指导。影响袋式除尘器除尘性能及气流分布均匀性的关键因素就是袋式除尘器的 技术参数及布置参数。对于袋式除尘设备的研究传统方法为建立一套完整的除尘系统，往 往需要投资几十万到几百万，甚至更多，并且数据采集困难、研究周期长。近年来，随着计算 机技术、计算流体力学的发展，出现了采用计算流体动力学（CFD)软件模拟实际工程设备内 气流流动的方法，通过对计算结果的分析，实现产品结构的优化，然而通过CFD模拟袋式除 尘器内的气流分布，每次模拟只针对一个除尘器模型，计算效率低，袋式除尘器的研究和生 产周期较长，不利于工业化快速应用。

【发明内容】

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种袋式除尘系统数字化模拟平台及其建立 方法，配合国家"十二五"进一步节能减排的环保战略，W数字模拟试验平台作为研究工作 的基础平台对除尘器的参数优化，提高大型袋式除尘器过滤效率，减小设备阻力，提升产品 的竞争力，达到减少污染物排放，降低设备能耗的目标。
[0006]为实现上述技术效果，本发明提供一种袋式除尘系统数字化模拟平台，它包括技 术参数处理模块、结构参数选择模块和图形输出模块，所述的技术参数处理模块可根据各 除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除尘点分布、粉尘浓度、粉尘特性得出滤袋的过滤 材料、过滤面积、滤袋个数等参数W及系统管网布置，由布袋的直径毎及滤袋长度确定 单个滤袋过滤面积
由处理风量供漏风率3,过滤风速油角定最小过滤面积
(取整，如能整除，则取该数；如不能整除，则取 该整数加一；例如4.2则取整为5);确定实际过滤面积A= ;确定实际过滤风速
4为单个滤袋过滤面积，单位为m2;年为滤袋直径，单位为mm;a为漏风率， 单位为％ ;烘1处理风量，单位为m3/min为过滤风速，单位为m/min;策奶虑袋个数，单位为 个；4,。为最小过滤面积，单位为m2;年为实际过滤面积，单位为m2; 为实际过滤风速，单位 为m/min;由粉尘浓度、粉尘特性确定过滤材料，即袋式除尘器布袋的材料；根据现场除尘 点分布、过滤风速等确定系统管网布置； 所述的结构参数选择模块，其提供了袋式除尘器结构的相关可选结构形式，它包括花 板布置和灰斗布置，袋式除尘器结构具体可选布置形式如下表所示：
所述的图形输出模块，其允许通过多选选项，选择所要输出的结果，就可得到袋式除尘 器的CAD图，袋式除尘器的Solidwoks图、袋式除尘器的模拟计算网格图、袋式除尘器内部 气流组织速度云图或袋式除尘器内部气流组织压力云图。
[0007] -种建立袋式除尘系统数字化模拟平台的方法，它包括如下工艺流程： 一、 现场数据采集，采集的数据包括各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除尘点 分布、粉尘浓度、粉尘特性参数； 二、界面布局，在MATLAB中建立BlankGUI(Default),即空白的MATLAB图形用户界 面，它提供了一系列工具用于建立GUI对象，根据其提供的工具进行GUI图形界面布局； =、建立技术参数处理模块，将各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除尘点分布、 粉尘浓度、粉尘特性与滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋个数等参数W及系统管网布置的关 系通过GUI图形界面生成技术参数处理模块；各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除 尘点分布、粉尘浓度、粉尘特性与滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋个数等参数W及系统管 网布置的关系具体如下： 由布袋的直径年及滤袋长度确定单个滤袋过滤面积
；由处理风量供漏 风率<3,过滤风速油角定最小过滤面积
（取整，如能 整除，则取该数；如不能整除，则取该整数加一；例如4. 2则取整为5);确定实际过滤面积 4 =耻X4 ;确定实际过滤风速
，4为单个滤袋过滤面积，单位为m2;年为滤 袋直径，单位为mm;a为漏风率，单位为％ ;烘/处理风量，单位为m3/min;U为过滤风速，单位 为m/min为滤袋个数，单位为个；年".。为最小过滤面积，单位为m2;年为实际过滤面积，单 位为m2;为实际过滤风速，单位为m/min;由粉尘浓度、粉尘特性确定过滤材料，即袋式除 尘器布袋的材料；根据现场除尘点分布、过滤风速等确定系统管网布置； 四、建立结构参数选择模块，设定袋式除尘器结构的相关可选结构形式，它包括花板布 置和灰斗布置，并通过GUI图形界面生成结构参数选择模块，袋式除尘器结构具体可选布 置形式如下表所示：
六、建立图形输出模块，它包括如下步骤；绘制袋式除尘器结构的图纸，根据上述袋式 除尘器的结构方案，画出相应的袋式除尘器结构的CAD图纸文件，根据得到的袋式除尘器 结构的CAD图纸，利用Solidworks建立袋式除尘器的S维结构模型，并保存成图片格式；通 过C抑模拟得到袋式除尘器内部的气流组织模拟云图，将其保存为图片格式；将袋式除尘 器的CAD图，Solidworks模型及气流组织模拟云图等存为GUI的库文件； ^；：、平台界面的设计与编译，它包括^Uback函数的编写，^Uback函数是由GUI生 成的M文件，控制GUI并决定GUI对用户操作的响应，它包含运行GUI所需要的所有代码，GUI自动生成M文件的框架，用户在该框架下编写GUI组件的回调函数，逐个编写可视化界 面上的每个控件如；按钮（PushButton)、单选按钮（RadioButton)、复选框（Qieckbox)、 编辑框（EditText)、静态文本（StaticText)、弹出框（Pop-upMenu)、列表框化is忧ox)、 双位按钮（ToggleButton)、坐标轴（Axes)、按钮组（ButtonGroup)等的化Hback函数，直 至完成；通过编译器将制作好的MATLABGUI的回调函数作为源代码通过MATLAB自带编译 器Lcc-win32C翻译产生可执行文件，使其成为计算机能识别、运行的低级机器语言的程 序。
[0008] 在本发明所建立的袋式除尘系统数字化模拟平台上，通过在界面上处理风量、漏 风量、滤袋长度、滤袋直径、过滤风速等参数的确定，点击确定按钮可得到过滤面积、滤袋个 数等技术参数；通过滤袋布置方式及箱室数等的确定，得到滤袋的花板布置方式，而通过确 定灰斗进风方式、灰斗进风形状、灰斗风口尺寸等确定袋式除尘器设备的布置形式；通过多 选选项，选择所要输出的结果，就可得到袋式除尘器的CAD图，袋式除尘器的Solidwoks图、 袋式除尘器的模拟计算网格图、袋式除尘器内部气流组织速度云图或袋式除尘器内部气流 组织压力云图。
[0009] 本发明所提出的一种建立袋式除尘系统数字化模拟平台的方法，配合国家 "十二五"进一步节能减排的环保战略，W数字模拟试验平台作为研究工作的基础平台对除 尘器的参数优化，提高大型袋式除尘器过滤效率，减小设备阻力，提升产品的竞争力，达到 减少污染物排放，降低设备能耗的目标。
【附图说明】
[0010] 图1是一种建立袋式除尘系统数字化模拟平台的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0011] 参见附图，一种袋式除尘系统数字化模拟平台，它包括技术参数处理模块、结构 参数选择模块和图形输出模块，所述的技术参数处理模块可根据各除尘点处理风量、系统 总处理风量、现场除尘点分布、粉尘浓度、粉尘特性得出滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋 个数等参数W及系统管网布置，由布袋的直径毎及滤袋长度确定单个滤袋过滤面积
;由处理风量供漏风率3,过滤风速油角定最小过滤面积
；确定 滤袋个数
（取整，如能整除，则取该数；如不能整除，则取该整数加一；例如4. 2则 取整为5);确定实际过滤面积A= ;确定实际过滤风速；
年为单个滤 袋过滤面积，单位为m2;年为滤袋直径，单位为mm;a为漏风率，单位为％ ;烘/处理风量，单 位为m3/min为过滤风速，单位为m/min;似T滤袋个数，单位为个；。为最小过滤面积， 单位为m2;年为实际过滤面积，单位为m2; 为实际过滤风速，单位为m/min;由粉尘浓度、 粉尘特性确定过滤材料，即袋式除尘器布袋的材料；根据现场除尘点分布、过滤风速等确定 系统管网布置； 所述的结构参数选择模块，其提供了袋式除尘器结构的相关可选结构形式，它包括花 板布置和灰斗布置，袋式除尘器结构具体可选布置形式如下表所示：
所述的图形输出模块，其允许通过多选选项，选择所要输出的结 果，就可得到袋式除尘 器的CAD图，袋式除尘器的Solidwoks图、袋式除尘器的模拟计算网格图、袋式除尘器内部 气流组织速度云图或袋式除尘器内部气流组织压力云图。
[0012] 一种建立袋式除尘系统数字化模拟平台的方法，它包括如下工艺流程： 一、 现场数据采集，采集的数据包括各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除尘点 分布、粉尘浓度、粉尘特性参数； 二、界面布局，在MATLAB中建立Blank GUI (Default),即空白的MATLAB图形用户界 面，它提供了一系列工具用于建立GUI对象，根据其提供的工具进行GUI图形界面布局； =、建立技术参数处理模块，将各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除尘点分布、 粉尘浓度、粉尘特性与滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋个数等参数W及系统管网布置的关 系通过GUI图形界面生成技术参数处理模块；各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除 尘点分布、粉尘浓度、粉尘特性与滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋个数等参数W及系统管 网布置的关系具体如下： 由布袋的直径毎及滤袋长度确定单个滤袋过滤面积
由处理风量供漏 风率<3,过滤风速油角定最小过滤面积
（取整，如能 整除，则取该数；如不能整除，则取该整数加一；例如4. 2则取整为5);确定实际过滤面积 4 = ;确定实际过滤风速
4为单个滤袋过滤面积，单位为m2;年为滤 袋直径，单位为mm;<3为漏风率，单位为％ ;(的处理风量，单位为m3/min为过滤风速，单位 为m/min为滤袋个数，单位为个；4,。为最小过滤面积，单位为m 2;年为实际过滤面积，单 位为m2;为实际过滤风速，单位为m/min ;由粉尘浓度、粉尘特性确定过滤材料，即袋式除 尘器布袋的材料；根据现场除尘点分布、过滤风速等确定系统管网布置，袋式除尘器的除尘 技术参数的一组数据下表1所示;_
四、 建立结构参数选择模块，设定袋式除尘器结构的相关可选结构形式，它包括花板布 置和灰斗布置，并通过GUI图形界面生成结构参数选择模块，袋式除尘器结构具体可选布 置形式如下表所示：
五、 建立图形输出模块，它包括如下步骤；绘制袋式除尘器结构的图纸，根据上述袋式 除尘器的结构方案，画出相应的袋式除尘器结构的CAD图纸文件，根据得到的袋式除尘器 结构的CAD图纸，利用Solidworks建立袋式除尘器的S维结构模型，并保存成图片格式；通 过C抑模拟得到袋式除尘器内部的气流组织模拟云图，将其保存为图片格式；将袋式除尘 器的CAD图，Solidworks模型及气流组织模拟云图等存为GUI的库文件； 六、 平台界面的设计与编译，它包括化Uback函数的编写，化Uback函数是由GUI生 成的M文件，控制GUI并决定GUI对用户操作的响应，它包含运行GUI所需要的所有代码； GUI自动生成M文件的框架，用户在该框架下编写GUI组件的回调函数，逐个编写可视化界 面上的每个控件如；按钮（PushButton)、单选按钮（RadioButton)、复选框（Qieckbox)、 编辑框（EditText)、静态文本（StaticText)、弹出框（Pop-upMenu)、列表框化is忧ox)、 双位按钮（ToggleButton)、坐标轴（Axes)、按钮组（ButtonGroup)等的化Hback函数，直 至完成；通过编译器将制作好的MATLABGUI的回调函数作为源代码通过MATLAB自带编译 器Lcc-win32C翻译产生可执行文件，使其成为计算机能识别、运行的低级机器语言的程 序。
[0013] 在本发明所建立的袋式除尘系统数字化模拟平台上，通过在界面上处理风量、漏 风量、滤袋长度、滤袋直径、过滤风速等参数的确定，点击确定按钮可得到过滤面积、滤袋个 数等技术参数；通过滤袋布置方式及箱室数等的确定，得到滤袋的花板布置方式，而通过确 定灰斗进风方式、灰斗进风形状、灰斗风口尺寸等确定袋式除尘器设备的布置形式；通过多 选选项，选择所要输出的结果，就可得到袋式除尘器的CAD图，袋式除尘器的Solidwoks图、 袋式除尘器的模拟计算网格图、袋式除尘器内部气流组织速度云图或袋式除尘器内部气流 组织压力云图。
[0014] 本发明所提出的一种袋式除尘系统数字化模拟平台及其建立方法，配合国家 "十二五"进一步节能减排的环保战略，W数字模拟试验平台作为研究工作的基础平台对除 尘器的参数优化，提高大型袋式除尘器过滤效率，减小设备阻力，提升产品的竞争力，达到 减少污染物排放，降低设备能耗的目标。
【主权项】
1. 一种袋式除尘系统数字化模拟平台，它包括技术参数处理模块、结构参数选择 模块和图形输出模块，所述的技术参数处理模块可根据各除尘点处理风量、系统总处 理风量、现场除尘点分布、粉尘浓度、粉尘特性得出滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋个 数等参数以及系统管网布置，由布袋的直径4及滤袋长度Λ?角定单个滤袋过滤面积 :由处理风量β漏风率a,过滤风速?确定最小过滤面吞确定4.· 滤袋个数#= ，取整，小数位即进1 ;确定实际过滤面积戽X為；确定实际过滤风 我 速心4为单个滤袋过滤面积，单位为m 2; 4为滤袋直径，单位为mm ; a为漏风 率，单位为％ ;_处理风量，单位为m 3/min 为过滤风速，单位为m/min ; Λ为滤袋个数，单 位为个；为最小过滤面积，单位为m2;疋为实际过滤面积，单位为m2; 为实际过滤风速， 单位为m/min ;由粉尘浓度、粉尘特性确定过滤材料，即袋式除尘器布袋的材料；根据现场 除尘点分布、过滤风速等确定系统管网布置； 所述的结构参数选择模块，其提供了袋式除尘器结构的相关可选结构形式，它包括花 板布置和灰斗布置，袋式除尘器结构具体可选布置形式如下表所示：所述的图形输出模块，其允许通过多选选项，选择所要输出的结果，就可得到袋式除尘 器的CAD图，袋式除尘器的Solidwoks图、袋式除尘器的模拟计算网格图、袋式除尘器内部 气流组织速度云图或袋式除尘器内部气流组织压力云图。2. -种建立袋式除尘系统数字化模拟平台的方法，它包括如下工艺流程： 一、 现场数据采集，采集的数据包括各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除尘点 分布、粉尘浓度、粉尘特性参数； 二、 界面布局，在MATLAB中建立Blank⑶I (Default)，即空白的MATLAB图形用户界 面，它提供了一系列工具用于建立⑶I对象，根据其提供的工具进行GUI图形界面布局； 三、 建立技术参数处理模块，将各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除尘点分布、 粉尘浓度、粉尘特性与滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋个数等参数以及系统管网布置的关 系通过⑶I图形界面生成技术参数处理模块；各除尘点处理风量、系统总处理风量、现场除 尘点分布、粉尘浓度、粉尘特性与滤袋的过滤材料、过滤面积、滤袋个数等参数以及系统管 网布置的关系具体如下： 由布袋的直径4及滤袋长度Λ?角定单个滤袋过滤面积4 = ;由处理风量以漏Λ. 风率<3, ?过滤风速确定最小过滤面； ；确定滤袋个数I= (取整）；确 Λ β+?ζ X Q 定实际过滤面积Λ = ;确定实际过滤风速士 = -1-，疋为单个滤袋过滤面积， 单位为m2; <^为滤袋直径，单位为mm ; a为漏风率，单位为％ ; _处理风量，单位为m3/min 为过滤风速，单位为m/min ;Λ为滤袋个数，单位为个；为最小过滤面积，单位为m2;儿为 实际过滤面积，单位为m2; 为实际过滤风速，单位为m/min ;由粉尘浓度、粉尘特性确定过 滤材料，即袋式除尘器布袋的材料；根据现场除尘点分布、过滤风速等确定系统管网布置； 四、 建立结构参数选择模块，设定袋式除尘器结构的相关可选结构形式，它包括花板布 置和灰斗布置，并通过GUI图形界面生成结构参数选择模块，袋式除尘器结构具体可选布 置形式如下表所示：五、 建立图形输出模块，它包括如下步骤：绘制袋式除尘器结构的图纸，根据上述袋式 除尘器的结构方案，画出相应的袋式除尘器结构的CAD图纸文件，根据得到的袋式除尘器 结构的CAD图纸，利用Solidworks建立袋式除尘器的三维结构模型，并保存成图片格式；通 过CFD模拟得到袋式除尘器内部的气流组织模拟云图，将其保存为图片格式；将袋式除尘 器的CAD图，Solidworks模型及气流组织模拟云图等存为⑶I的库文件； 六、 平台界面的设计与编译，它包括如下步骤：CalIback函数的编写，Callback函数 是由GUI生成的M文件，控制GUI并决定CTI对用户操作的响应，它包含运行CTI所需要 的所有代码；GUI自动生成M文件的框架，用户在该框架下编写⑶I组件的回调函数，逐 个编写可视化界面上的每个控件如：按钮（Push Button)、单选按钮（Radio Button)、复选 框（Check box)、编辑框（Edit Text)、静态文本（Static Text)、弹出框（Pop-up Menu)、列 表框（Listbox)、双位按钮（Toggle Button)、坐标轴（Axes)、按钮组（Button Group)等的 Callback函数，直至完成；通过编译器将制作好的MATLAB⑶I的回调函数作为源代码通过 MATLAB自带编译器Lcc- Win32 C翻译产生可执行文件，使其成为计算机能识别、运行的低 级机器语言的程序。
【专利摘要】本发明公开了一种袋式除尘系统数字化模拟平台，它包括技术参数处理模块、结构参数选择模块和图形输出模块。一种建立袋式除尘系统数字化模拟平台的方法，它包括如下工艺流程：现场数据采集；界面布局；建立技术参数处理模块；建立结构参数选择模块；建立图形输出模块；平台界面的设计与编译。本发明所提出的一种袋式除尘系统数字化模拟平台，它包括技术参数处理模块、结构参数选择模块和图形输出模块及其建立方法，配合国家“十二五”进一步节能减排的环保战略，以数字模拟试验平台作为研究工作的基础平台对除尘器的参数优化，提高大型袋式除尘器过滤效率，减小设备阻力，提升产品的竞争力，达到减少污染物排放，降低设备能耗的目标。
【IPC分类】B01D46/02, G06F17/50
【公开号】CN104881509
【申请号】CN201510061326
【发明人】夏勇军, 杨洪, 钱付平, 胡笳, 郑华权, 韩云龙, 鲁进利, 张岳恒, 夏小虎, 陈文策, 李丰
【申请人】安徽欣创节能环保科技股份有限公司, 安徽工业大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月6日