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除尘系统管网阻力平衡方法

发布时间:2019-09-27        浏览次数:29        返回列表

除尘系统管网阻力平衡方法

在设计的除尘系统中,当将若千个尘源点连接起来并组成一个除尘系统时,必然有三通管,这时必须考虑在三通管处两个支管的阻力平衡问题,两支管之间阻力差不应大于10%。如不平衡,对于阻力较大的支管,应通过加大管径来减小阻力,使两支路阻力平衡。

1.管网平衡方法

除尘系统的管网设计,目前广泛采用的是静态阻力平衡法,即根据假定流速得到初步的管网结构,计算所有管段的阻力损失,再对每个并联节点进行阻力平衡计算,如果不平衡率小于10%,则认为达到设计要求。用这种方法获得的管网系统,实际的不平衡与理论计算相差较大,部分抽风点不能达到除尘要求。采用动态平衡法对管网结构进行优化调整,系统的阻力平衡计算又快又好,在保证除尘效果的同时,还能大大地提高工作效率。

已知各抽风点设计风量的条件下,管网大致走向已经确定,要求设计管道直径并确定阀门开度。而校核计算是对现有除尘系统的运行状况进行分析。对一个运行工况不良的除尘系统,通过校核计算和分析,找出不利因素,提出改进或调整原系统结构的优化方案,使其达到预期的运行效果。

对并联管路进行阻力平衡。一般的通风系统要求两支管的阻力差不超过15%,除尘系统要求两支管的阻力差不超过10%,以保证各支管的风量达到设计要求。当并联支管的阻力差超过上述规定时,可用下述方法进行阻力平衡。

(1)调整支管管径 这种方法是通过改变管径,即改变支管的阻力,达到阻力平衡的。调整后的管径按下式计算:

D'=D(△p/△p')0.225 (m)

式中,D'为调整后的管径,m;D为原设计的管径,m;△为原设计的支管阻力,Pa;△p'为为了阻力平衡,要求达到的支管阻力,Pa。应当指出,采用本方法时不宜改变三通支管的管径,可在三通支管上增设一节渐扩(缩)管,以免引起三通支管和直管局部阻力的变化。

(2)增大排风量 当两支管的阻力相差不大时(例如在20%以内),可以不改变管径,将阻力小的那段支管的流量适当增大,以达到阻力平衡。增大的排风量按下式计算: 

Q'=Q(Ap'/△p)0.5 (mβ/h)

式中,Q’为调整后的排风量,m/h;Q为原设计的排风量,m/h;A为原设计的支管阻力,Pa;Ap'为为了阻力平衡,要求达到的支管阻力,Pa。

(3)增加支管阻力 阀门调节是最常用的一种增加局部阻力的方法,它是通过改变阀门的开度,来调节管道阻力的。应当指出,这种方法虽然简单易行,不需严格计算,但是改变某一支管上的阀门开度,会影响整个系统的压力分布。要经过反复调节,才能使各支管的风量分配达到设计要求。对于除尘系统还要防止在阀门附近积尘,引起管道堵塞。

管网平衡步骤如下:根据已知的设计参数获得初步的管网结构,在此基础上求解系统的风量分配;然后,软件将对获得的风量分配进行分析比较(实际风量与设计风量的偏差是否超过士10%),判断系统是否平衡。如果系统不平衡,则通过调整管网结构重新计算风量分配。如此反复,最后求得平衡的除尘管网。

2.除尘管网平衡实例

(1)除尘系统概述 该除尘系统共有20个除尘点,设计采用负压除尘设备系统。系统的主要组成部分有:风机1台,布袋除尘器1台,消声器1台及除尘风管等,管网中共有42根管段,20个抽风点,除尘系统流程为:尘源一抽风管网→除尘器→风机→消声器一排放烟肉。

系统的主要设计参数为:系统总风量122400m/h;设备阻力,袋式除尘器1500Pa,消声器100Pa;系统漏风率,管网10%,负压设备5%。根据软件要求,需绘制该系统的水力计算草图,并进行管段编号。将整理好的管网参数输入到程序中,假定各管段初始流速,计

(2)除尘系统能耗计算

算后得到初步的管网结构参数;根据这个初步的管网结构,求解各管段的实际风量分配,结果。为便于观察比较,这里只将风量偏差, 超过士10%的管段数据列表。

这个风量分配情况是根据假定流速法确定的,在没有采取改进措施前,管网阻力平衡性较差,必然导致风量分配不合理。处于各子网末端的管段1~3、22、24、27~29,其风量偏差率均普遍偏大(超过一10%),这些点的除尘效果较差,且流速较低,容易造成管道积灰。考虑系统管网和负压设备的漏风率,系统最初的总风量为141372m/h,系统压力损失为3380Pa。

根据风机电机功率计算方法求得改除尘风机功率约为194.7kW。采用前述两种方法改进系统后的风机电耗情况如下。

①增大系统总风量。根据表9-6中的数据,管段28的风量负偏差最大。为使管道28的风量偏差率达到士10%内,经反复模拟,系统总风量需增大11.3%左右,即增大后的总风量为160000m3/h。是增大系统总风量后得出的风量分配情况。很明显,所有风量偏差为负的管段均达到了既定的风量要求,除尘效果较好;但是,风量偏大的管段不仅数量增多(A>10%的管段有23个,未全部列出),而且偏差率更大,最高的为管段19,达到58.52%。正如前所述,这部分管段可能抽走有用物料,流速变大而导致管道磨损加剧。风量加大后系统压力损失相应增大为4456Pa,功率增大为290kW,相比于原来的系统增大了近50%。

②调整管网平衡特性。采用除尘管网平衡计算软件对该系统进行动态模拟。除尘管网部分管段管径做了调整,且有8处管道的阀门有节流要求。平衡性能更好的管网,其绝大部分的管道风量都达到设计要求,仅有少许管道风量稍微偏大或偏小。其中,管道6的△为14.94%,管道23和24的约一10%,其余管道风量偏差率均在一10%~十10%范围内,这在工程上是可以接受的。系统的总风量仍为141372m3/h,系统阻力由于部分管段管径变化或调整阀门开度而有所增大,总的阻力为4052Pa,电机所需功率约为233kW,比采用增大系统总风量的方式节约了57kW,节能近20%左右。

3.评价

①除尘系统节能运行的首要问题是解决管网系统的阻力平衡。管网阻力不平衡的系统,风量没有进行按需分配,造成部分抽风点除尘效果差;或者抽走有用物料、增大管道磨损程度。采用增大系统总风量的方法只能解决前者,而后者会进一步加剧。同时,造成能源的浪费。可谓是:高投入、高能耗、高成本;所得却是:低质量、低效益、低回报。

②采用管网平衡计算软件对除尘系统进行阻力分析,不仅提高了设计质量和工作效率,更重要的是在保证除尘效果的前提下,节约了风机电耗,减少了不必要的能量浪费。这要求设计时要做到精心设计、科学计算。

③文中20%的节能仅仅是对一个风量约15×10m/h的除尘系统而言。近年来,随着除尘系统的规模越来越大,其管网不平衡性也越加严重,由此而引起的能量浪费很大;反

之,其节能的潜力也更大。


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