風(fēng)機的選型原則及其影響因素

  水泥生產(chǎn)中各類風(fēng)機的裝機功率約占生產(chǎn)線總裝機功率的40%左右，合理選擇風(fēng)機控制風(fēng)機拖動功率，減少系統(tǒng)漏風(fēng)降低系統(tǒng)阻力對降低水泥綜合電耗，實現(xiàn)節(jié)能減排具有重要意義本文從標(biāo)準(zhǔn)大氣的基本定義分析氣體體積V壓力P溫度T三要素對風(fēng)機選型的影響。

  風(fēng)機是水泥廠生產(chǎn)通風(fēng)收塵系統(tǒng)中的主要設(shè)備，使用范圍涵蓋水泥生產(chǎn)工藝的全過程，水泥生產(chǎn)中各類風(fēng)機的裝機功率約占生產(chǎn)線總裝機功率的40%左右，合理選擇風(fēng)機控制風(fēng)機拖動功率，減少系統(tǒng)漏風(fēng)降低系統(tǒng)阻力對降低水泥綜合電耗，實現(xiàn)節(jié)能減排具有重要意義本文從標(biāo)準(zhǔn)大氣的基本定義分析氣體體積V壓力P溫度T三要素對風(fēng)機選型的影響。

  1 大氣基本理論公式

  國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1920- 80）規(guī)定，以海平面為0點，海拔高度h在0.11km范圍內(nèi)，其標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力溫度和氣體密度換算見表1。

  由于高海拔下的大氣壓力溫度和氣體密度都要降低，引起風(fēng)機的標(biāo)況風(fēng)量減小，風(fēng)機所產(chǎn)生的壓力較海平面處低，因此，要保證系統(tǒng)的氣體質(zhì)量流量與海平面處相同，風(fēng)機選型還要進行海拔高度修正根據(jù)氣體狀態(tài)方程式PV/ T=nR（n為物質(zhì)的量R為氣體常數(shù)），可以導(dǎo)出海拔高度變化對氣體體積的影響式：

  Vh=（P0 Th）/（T0 Ph）V0   （1）

  即：海拔高度由 0升高至h，氣體的壓力減小，氣體體積與壓力成反比在高海拔地區(qū)，假設(shè)要保持與低海拔地區(qū)相同的工況風(fēng)速或系統(tǒng)阻力，必須增大通風(fēng)管道的截面積，因而其通風(fēng)管網(wǎng)投資及風(fēng)機動力消耗都相對增大對于同一通風(fēng)管路而言，系統(tǒng)管網(wǎng)總阻力與管道內(nèi)的工況風(fēng)速系統(tǒng)總風(fēng)量成正比由管網(wǎng)總阻力計算式可推導(dǎo)出管道總阻力與氣體的密度工況風(fēng)量的關(guān)系式如下：

  Ph=P0 h/ 0 （Vh/ V0）2         （2）

  海拔高度變化，大氣壓力溫度和氣體密度同時發(fā)生變化，對通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機選型影響較大 需根據(jù)生產(chǎn)線所處海拔高度的大氣狀態(tài)條件進行校正計算，是非常重要而且必不可少的步驟。

  2  風(fēng)機選型原則

  風(fēng)機的流量和風(fēng)壓通常由樣本提供，樣本中氣體溫度與風(fēng)機的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)略有不同，其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指：氣體溫度20 相對濕度50%大氣壓強0.101MPa密度1.2kg/m³的干凈空氣根據(jù)風(fēng)機無因次方程式可知，風(fēng)機形式（葉輪直徑）相同，不同工況的流量值也相等即：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的額定流量Q0（m³/ s ）等于實際工況條件下系統(tǒng)的流量Qh （m³/ s ）根據(jù)使用條件下的氣體溫度密度大氣壓強換算出系統(tǒng)風(fēng)機的風(fēng)量風(fēng)壓后，按水泥工業(yè)除塵技術(shù)工程規(guī)范的要求，選擇風(fēng)機的風(fēng)量為系統(tǒng)除塵風(fēng)量的1.10、1.15倍，風(fēng)壓為系統(tǒng)全阻力的1.2倍，并且應(yīng)同時滿足風(fēng)量風(fēng)壓兩個參數(shù)如果風(fēng)量風(fēng)壓與風(fēng)機性能表中的數(shù)據(jù)差別較大或只能滿足單一參數(shù)時，則應(yīng)該更換風(fēng)機系列，以保證工藝系統(tǒng)對風(fēng)量風(fēng)壓的調(diào)控要求用于水泥熱工過程的風(fēng)機選型，還應(yīng)考慮物料分解過程及物料水份蒸發(fā)過程等因素影響，除應(yīng)按照上述步驟計算風(fēng)量風(fēng)壓外，還需根據(jù)氣體質(zhì)量流量的熱平衡計算來確定合理的通風(fēng)量，以滿足工藝系統(tǒng)的要求。

  3 計算應(yīng)用舉例

  風(fēng)機的選型在很大程度上決定系統(tǒng)的收塵效果，還會影響到主機設(shè)備的穩(wěn)定運行和產(chǎn)能的正常發(fā)揮通風(fēng)收塵風(fēng)機不按照規(guī)范要求選擇儲備系數(shù)，在生產(chǎn)中比較常見也容易被忽略。

  某廠海拔標(biāo)高900m，2007 年1 月平均最低氣溫t=-10.4 ，7月平均最高溫度t=23.9 其3.213m開流礦渣磨產(chǎn)量一直不穩(wěn)定，且調(diào)節(jié)困難經(jīng)校驗計算，系統(tǒng)風(fēng)機的參 數(shù)為：壓力2300Pa風(fēng)量19010m³/ h，按規(guī)范進行修正后的參數(shù)為：壓力2760Pa風(fēng)量21862m³/h，而該廠實際選用的參數(shù)分別只為2303Pa 、24982m³/ h見表2。

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  顯然，該廠選用的風(fēng)機只能在當(dāng)?shù)?月平均氣溫下滿足運行，當(dāng)氣體溫度升高，風(fēng)壓風(fēng)量則遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工藝值和規(guī)范值并且所選風(fēng)機也只滿足系統(tǒng)風(fēng)量單一參數(shù)，其儲備系數(shù)31%也明顯過高，而風(fēng)壓儲備系數(shù)為0 按水泥工業(yè)除塵技術(shù)工程規(guī)范風(fēng)量1.10 1.15倍，風(fēng)壓1.2倍的儲備系數(shù)和同時滿足風(fēng)量風(fēng)壓兩個參數(shù)的要求來衡量，其風(fēng)機選型不盡合理 由于風(fēng)機在大部分時間段不能滿足工藝系統(tǒng)的調(diào)控，導(dǎo)致磨內(nèi)通風(fēng)不暢磨頭冒灰磨機產(chǎn)量下降和主機電耗增加等問題為此，廠方結(jié)合3.2m 13m礦渣磨系統(tǒng)改造，決定更換風(fēng)機其更換前后的風(fēng)機參數(shù)見表3，相關(guān)的壓力和效率曲線對比見圖1。

  從圖1可以看出，更換前的風(fēng)機風(fēng)量，其流量壓力曲線在19900~24 900m³/ h之間形成了調(diào)節(jié)盲區(qū)，在這個區(qū)間范圍內(nèi)風(fēng)機沒有足夠的風(fēng)壓滿足系統(tǒng)需求，且風(fēng)量過大，調(diào)節(jié)風(fēng)量對系統(tǒng)不起任何作用加之風(fēng)量與電動機功率消耗成正比，因此該風(fēng)機既不能滿足磨機收塵的工藝調(diào)節(jié)，也無形中增加了電能的浪費更換后的風(fēng)機在磨機通風(fēng)量 10%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)風(fēng)量，其效率曲線位于最高位置，有效地消除了調(diào)節(jié)盲區(qū)，為磨機提供了足夠的負(fù)壓以改善磨內(nèi)的通風(fēng)狀況其風(fēng)壓風(fēng)量儲備系數(shù)分別為13%、16%。雖然壓力儲備系數(shù)未達(dá)到規(guī)范最大值，主要是因為更換的風(fēng)機仍保留原有的電動機，其裝機功率無法滿足更大的壓力儲備系數(shù)更換風(fēng)機后，增強了磨內(nèi)通風(fēng)效果，磨機一倉磨音清晰，在隔倉裝置以及磨尾出口篦板位置能清晰聽到研磨體瀉落的聲音若天氣變化或物料水份波動影響到磨機產(chǎn)質(zhì)量時，可實時調(diào)節(jié)風(fēng)機電動機轉(zhuǎn)速，改變磨內(nèi)通風(fēng)使磨機達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)改造后的磨機月平均產(chǎn)量由改造前的28t/h提高到32t/h，增幅12.5%；產(chǎn)品裝機電耗從原來的57kWh/t降低到50kWh/t，節(jié)電14%。

  4  結(jié)語

  通過以上分析可以看出，在氣體狀態(tài)發(fā)生變化時，氣體壓力與氣體體積的變化比率不一致 同一工藝系統(tǒng)在夏季運行時風(fēng)量大阻力大，冬季運行則風(fēng)量小阻力也小這正好與風(fēng)機的工作特性 風(fēng)量大則風(fēng)壓小，風(fēng)壓小則風(fēng)量大相反 因此，依靠風(fēng)機自身的調(diào)節(jié)不能滿足工藝系統(tǒng)正常工作除塵通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)量確定以后，風(fēng)機選型應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾０胃叨群驮缕骄罡邭鉁剡M行參數(shù)換算，并按規(guī)范要求選取儲備系數(shù)，可以滿足全年尤其是夏季生產(chǎn)的調(diào)控需要由此帶來的問題是，在氣溫較低的很長時段，風(fēng)機風(fēng)壓風(fēng)量都處于富余狀態(tài)，這也對節(jié)能運行極為不利因此在合理選擇風(fēng)機的同時，建議同時使用調(diào)速范圍寬對電網(wǎng)沖擊小的電動機變頻調(diào)速技術(shù)，以利于氣體狀態(tài)變化時合理的調(diào)控運行參數(shù)實踐證明電動機變頻調(diào)速技術(shù)具有良好的節(jié)能效果。