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2017年10月12日 11:29:59
风机的选型原则及其影响因素
水泥生产中各类风机的装机功率约占生产线总装机功率的40%左右,合理选择风机控制风机拖动功率,减少系统漏风降低系统阻力对降低水泥综合电耗,实现节能减排具有重要意义本文从标准大气的基本定义分析气体体积V压力P温度T三要素对风机选型的影响。
  风机是水泥厂生产通风收尘系统中的主要设备,使用范围涵盖水泥生产工艺的全过程,水泥生产中各类风机的装机功率约占生产线总装机功率的40%左右,合理选择风机控制风机拖动功率,减少系统漏风降低系统阻力对降低水泥综合电耗,实现节能减排具有重要意义本文从标准大气的基本定义分析气体体积V压力P温度T三要素对风机选型的影响。
  1 大气基本理论公式
  国家标准(GB1920- 80)规定,以海平面为0点,海拔高度h在0.11km范围内,其标准大气压力温度和气体密度换算见表1。
  由于高海拔下的大气压力温度和气体密度都要降低,引起风机的标况风量减小,风机所产生的压力较海平面处低,因此,要保证系统的气体质量流量与海平面处相同,风机选型还要进行海拔高度修正根据气体状态方程式PV/ T=nR(n为物质的量R为气体常数),可以导出海拔高度变化对气体体积的影响式:
  Vh=(P0 Th)/(T0 Ph)V0 (1)
  即:海拔高度由 0升高至h,气体的压力减小,气体体积与压力成反比在高海拔地区,假设要保持与低海拔地区相同的工况风速或系统阻力,必须增大通风管道的截面积,因而其通风管网投资及风机动力消耗都相对增大对于同一通风管路而言,系统管网总阻力与管道内的工况风速系统总风量成正比由管网总阻力计算式可推导出管道总阻力与气体的密度工况风量的关系式如下:
  Ph=P0 h/ 0 (Vh/ V0)2         (2)
  海拔高度变化,大气压力温度和气体密度同时发生变化,对通风系统的风机选型影响较大 需根据生产线所处海拔高度的大气状态条件进行校正计算,是非常重要而且必不可少的步骤。
  2  风机选型原则
  风机的流量和风压通常由样本提供,样本中气体温度与风机的标准状态略有不同,其标准状态是指:气体温度20 相对湿度50%大气压强0.101MPa密度1.2kg/m3的干净空气根据风机无因次方程式可知,风机形式(叶轮直径)相同,不同工况的流量值也相等即:标准状态下的额定流量Q0(m3/ s )等于实际工况条件下系统的流量Qh (m3/ s )根据使用条件下的气体温度密度大气压强换算出系统风机的风量风压后,按水泥工业除尘技术工程规范的要求,选择风机的风量为系统除尘风量的1.10、1.15倍,风压为系统全阻力的1.2倍,并且应同时满足风量风压两个参数如果风量风压与风机性能表中的数据差别较大或只能满足单一参数时,则应该更换风机系列,以保证工艺系统对风量风压的调控要求用于水泥热工过程的风机选型,还应考虑物料分解过程及物料水份蒸发过程等因素影响,除应按照上述步骤计算风量风压外,还需根据气体质量流量的热平衡计算来确定合理的通风量,以满足工艺系统的要求。
  3 计算应用举例
  风机的选型在很大程度上决定系统的收尘效果,还会影响到主机设备的稳定运行和产能的正常发挥通风收尘风机不按照规范要求选择储备系数,在生产中比较常见也容易被忽略。
  某厂海拔标高900m,2007 年1 月平均最低气温t=-10.4 ,7月平均最高温度t=23.9 其3.213m开流矿渣磨产量一直不稳定,且调节困难经校验计算,系统风机的参 数为:压力2300Pa风量19010m3/ h,按规范进行修正后的参数为:压力2760Pa风量21862m3/h,而该厂实际选用的参数分别只为2303Pa 、24982m3/ h见表2。
  显然,该厂选用的风机只能在当地1月平均气温下满足运行,当气体温度升高,风压风量则远远低于工艺值和规范值并且所选风机也只满足系统风量单一参数,其储备系数31%也明显过高,而风压储备系数为0 按水泥工业除尘技术工程规范风量1.10 1.15倍,风压1.2倍的储备系数和同时满足风量风压两个参数的要求来衡量,其风机选型不尽合理 由于风机在大部分时间段不能满足工艺系统的调控,导致磨内通风不畅磨头冒灰磨机产量下降和主机电耗增加等问题为此,厂方结合3.2m 13m矿渣磨系统改造,决定更换风机其更换前后的风机参数见表3,相关的压力和效率曲线对比见图1。
  从图1可以看出,更换前的风机风量,其流量压力曲线在19900~24 900m3/ h之间形成了调节盲区,在这个区间范围内风机没有足够的风压满足系统需求,且风量过大,调节风量对系统不起任何作用加之风量与电动机功率消耗成正比,因此该风机既不能满足磨机收尘的工艺调节,也无形中增加了电能的浪费更换后的风机在磨机通风量 10%的范围内调节风量,其效率曲线位于最高位置,有效地消除了调节盲区,为磨机提供了足够的负压以改善磨内的通风状况其风压风量储备系数分别为13%、16%。虽然压力储备系数未达到规范最大值,主要是因为更换的风机仍保留原有的电动机,其装机功率无法满足更大的压力储备系数更换风机后,增强了磨内通风效果,磨机一仓磨音清晰,在隔仓装置以及磨尾出口篦板位置能清晰听到研磨体泻落的声音若天气变化或物料水份波动影响到磨机产质量时,可实时调节风机电动机转速,改变磨内通风使磨机达到稳产高产改造后的磨机月平均产量由改造前的28t/h提高到32t/h,增幅12.5%;产品装机电耗从原来的57kWh/t降低到50kWh/t,节电14%。
 4 结语
  通过以上分析可以看出,在气体状态发生变化时,气体压力与气体体积的变化比率不一致 同一工艺系统在夏季运行时风量大阻力大,冬季运行则风量小阻力也小这正好与风机的工作特性 风量大则风压小,风压小则风量大相反 因此,依靠风机自身的调节不能满足工艺系统正常工作除尘通风设备的风量确定以后,风机选型应根据当地海拔高度和月平均最高气温进行参数换算,并按规范要求选取储备系数,可以满足全年尤其是夏季生产的调控需要由此带来的问题是,在气温较低的很长时段,风机风压风量都处于富余状态,这也对节能运行极为不利因此在合理选择风机的同时,建议同时使用调速范围宽对电网冲击小的电动机变频调速技术,以利于气体状态变化时合理的调控运行参数实践证明电动机变频调速技术具有良好的节能效果。

 

作者:林仲玉 金城生  
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