風(fēng)機(jī)的選型原則及其影響因素

  水泥生產(chǎn)中各類(lèi)風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率約占生產(chǎn)線(xiàn)總裝機(jī)功率的40%左右，合理選擇風(fēng)機(jī)控制風(fēng)機(jī)拖動(dòng)功率，減少系統(tǒng)漏風(fēng)降低系統(tǒng)阻力對(duì)降低水泥綜合電耗，實(shí)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(duì)風(fēng)機(jī)選型的影響。

  風(fēng)機(jī)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(guò)程，水泥生產(chǎn)中各類(lèi)風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率約占生產(chǎn)線(xiàn)總裝機(jī)功率的40%左右，合理選擇風(fēng)機(jī)控制風(fēng)機(jī)拖動(dòng)功率，減少系統(tǒng)漏風(fēng)降低系統(tǒng)阻力對(duì)降低水泥綜合電耗，實(shí)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(duì)風(fēng)機(jī)選型的影響。

  1 大氣基本理論公式

  國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB1920- 80）規(guī)定，以海平面為0點(diǎn)，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(jiàn)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(jī)的標(biāo)況風(fēng)量減小，風(fēng)機(jī)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(jī)選型還要進(jìn)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(duì)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(jī)動(dòng)力消耗都相對(duì)增大對(duì)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(jì)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(shí)發(fā)生變化，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)選型影響較大 需根據(jù)生產(chǎn)線(xiàn)所處海拔高度的大氣狀態(tài)條件進(jìn)行校正計(jì)算，是非常重要而且必不可少的步驟。

  2  風(fēng)機(jī)選型原則

  風(fēng)機(jī)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(jī)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(duì)濕度50%大氣壓強(qiáng)0.101MPa密度1.2kg/m³的干凈空氣根據(jù)風(fēng)機(jī)無(wú)因次方程式可知，風(fēng)機(jī)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(shí)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(qiáng)換算出系統(tǒng)風(fēng)機(jī)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(jī)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(shí)滿(mǎn)足風(fēng)量風(fēng)壓兩個(gè)參數(shù)如果風(fēng)量風(fēng)壓與風(fēng)機(jī)性能表中的數(shù)據(jù)差別較大或只能滿(mǎn)足單一參數(shù)時(shí)，則應(yīng)該更換風(fēng)機(jī)系列，以保證工藝系統(tǒng)對(duì)風(fēng)量風(fēng)壓的調(diào)控要求用于水泥熱工過(guò)程的風(fēng)機(jī)選型，還應(yīng)考慮物料分解過(guò)程及物料水份蒸發(fā)過(guò)程等因素影響，除應(yīng)按照上述步驟計(jì)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(jì)算來(lái)確定合理的通風(fēng)量，以滿(mǎn)足工藝系統(tǒng)的要求。

  3 計(jì)算應(yīng)用舉例

  風(fēng)機(jī)的選型在很大程度上決定系統(tǒng)的收塵效果，還會(huì)影響到主機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)能的正常發(fā)揮通風(fēng)收塵風(fēng)機(jī)不按照規(guī)范要求選擇儲(chǔ)備系數(shù)，在生產(chǎn)中比較常見(jiàn)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(kāi)流礦渣磨產(chǎn)量一直不穩(wěn)定，且調(diào)節(jié)困難經(jīng)校驗(yàn)計(jì)算，系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的參 數(shù)為：壓力2300Pa風(fēng)量19010m³/ h，按規(guī)范進(jìn)行修正后的參數(shù)為：壓力2760Pa風(fēng)量21862m³/h，而該廠實(shí)際選用的參數(shù)分別只為2303Pa 、24982m³/ h見(jiàn)表2。

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  顯然，該廠選用的風(fēng)機(jī)只能在當(dāng)?shù)?月平均氣溫下滿(mǎn)足運(yùn)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(jī)也只滿(mǎn)足系統(tǒng)風(fēng)量單一參數(shù)，其儲(chǔ)備系數(shù)31%也明顯過(guò)高，而風(fēng)壓儲(chǔ)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(chǔ)備系數(shù)和同時(shí)滿(mǎn)足風(fēng)量風(fēng)壓兩個(gè)參數(shù)的要求來(lái)衡量，其風(fēng)機(jī)選型不盡合理 由于風(fēng)機(jī)在大部分時(shí)間段不能滿(mǎn)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(jī)產(chǎn)量下降和主機(jī)電耗增加等問(wèn)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(jī)其更換前后的風(fēng)機(jī)參數(shù)見(jiàn)表3，相關(guān)的壓力和效率曲線(xiàn)對(duì)比見(jiàn)圖1。

  從圖1可以看出，更換前的風(fēng)機(jī)風(fēng)量，其流量壓力曲線(xiàn)在19900~24 900m³/ h之間形成了調(diào)節(jié)盲區(qū)，在這個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)風(fēng)機(jī)沒(méi)有足夠的風(fēng)壓滿(mǎn)足系統(tǒng)需求，且風(fēng)量過(guò)大，調(diào)節(jié)風(fēng)量對(duì)系統(tǒng)不起任何作用加之風(fēng)量與電動(dòng)機(jī)功率消耗成正比，因此該風(fēng)機(jī)既不能滿(mǎn)足磨機(jī)收塵的工藝調(diào)節(jié)，也無(wú)形中增加了電能的浪費(fèi)更換后的風(fēng)機(jī)在磨機(jī)通風(fēng)量 10%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)風(fēng)量，其效率曲線(xiàn)位于最高位置，有效地消除了調(diào)節(jié)盲區(qū)，為磨機(jī)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?jī)?chǔ)備系數(shù)分別為13%、16%。雖然壓力儲(chǔ)備系數(shù)未達(dá)到規(guī)范最大值，主要是因?yàn)楦鼡Q的風(fēng)機(jī)仍保留原有的電動(dòng)機(jī)，其裝機(jī)功率無(wú)法滿(mǎn)足更大的壓力儲(chǔ)備系數(shù)更換風(fēng)機(jī)后，增強(qiáng)了磨內(nèi)通風(fēng)效果，磨機(jī)一倉(cāng)磨音清晰，在隔倉(cāng)裝置以及磨尾出口篦板位置能清晰聽(tīng)到研磨體瀉落的聲音若天氣變化或物料水份波動(dòng)影響到磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量時(shí)，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變磨內(nèi)通風(fēng)使磨機(jī)達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)改造后的磨機(jī)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(jī)電耗從原來(lái)的57kWh/t降低到50kWh/t，節(jié)電14%。

  4  結(jié)語(yǔ)

  通過(guò)以上分析可以看出，在氣體狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，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(yùn)行時(shí)風(fēng)量大阻力大，冬季運(yùn)行則風(fēng)量小阻力也小這正好與風(fēng)機(jī)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(jī)自身的調(diào)節(jié)不能滿(mǎn)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(jī)選型應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾０胃叨群驮缕骄罡邭鉁剡M(jìn)行參數(shù)換算，并按規(guī)范要求選取儲(chǔ)備系數(shù)，可以滿(mǎn)足全年尤其是夏季生產(chǎn)的調(diào)控需要由此帶來(lái)的問(wèn)題是，在氣溫較低的很長(zhǎng)時(shí)段，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓風(fēng)量都處于富余狀態(tài)，這也對(duì)節(jié)能運(yùn)行極為不利因此在合理選擇風(fēng)機(jī)的同時(shí)，建議同時(shí)使用調(diào)速范圍寬對(duì)電網(wǎng)沖擊小的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，以利于氣體狀態(tài)變化時(shí)合理的調(diào)控運(yùn)行參數(shù)實(shí)踐證明電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)具有良好的節(jié)能效果。