除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力平衡方法

在設(shè)計(jì)的除塵系統(tǒng)中，當(dāng)將若千個(gè)塵源點(diǎn)連接起來(lái)并組成一個(gè)除塵系統(tǒng)時(shí)，必然有三通管，這時(shí)必須考慮在三通管處兩個(gè)支管的阻力平衡問(wèn)題，兩支管之間阻力差不應(yīng)大于10%。如不平衡，對(duì)于阻力較大的支管，應(yīng)通過(guò)加大管徑來(lái)減小阻力，使兩支路阻力平衡。

1.管網(wǎng)平衡方法

除塵系統(tǒng)的管網(wǎng)設(shè)計(jì)，目前廣泛采用的是靜態(tài)阻力平衡法，即根據(jù)假定流速得到初步的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，計(jì)算所有管段的阻力損失，再對(duì)每個(gè)并聯(lián)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行阻力平衡計(jì)算，如果不平衡率小于10%，則認(rèn)為達(dá)到設(shè)計(jì)要求。用這種方法獲得的管網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)際的不平衡與理論計(jì)算相差較大，部分抽風(fēng)點(diǎn)不能達(dá)到除塵要求。采用動(dòng)態(tài)平衡法對(duì)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，系統(tǒng)的阻力平衡計(jì)算又快又好，在保證除塵效果的同時(shí)，還能大大地提高工作效率。

已知各抽風(fēng)點(diǎn)設(shè)計(jì)風(fēng)量的條件下，管網(wǎng)大致走向已經(jīng)確定，要求設(shè)計(jì)管道直徑并確定閥門開(kāi)度。而校核計(jì)算是對(duì)現(xiàn)有除塵系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析。對(duì)一個(gè)運(yùn)行工況不良的除塵系統(tǒng)，通過(guò)校核計(jì)算和分析，找出不利因素，提出改進(jìn)或調(diào)整原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，使其達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行效果。

對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡。一般的通風(fēng)系統(tǒng)要求兩支管的阻力差不超過(guò)15%，除塵系統(tǒng)要求兩支管的阻力差不超過(guò)10%，以保證各支管的風(fēng)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)并聯(lián)支管的阻力差超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，可用下述方法進(jìn)行阻力平衡。

（1）調(diào)整支管管徑 這種方法是通過(guò)改變管徑，即改變支管的阻力，達(dá)到阻力平衡的。調(diào)整后的管徑按下式計(jì)算：

D'=D(△p/△p'）0.225 (m)

式中，D'為調(diào)整后的管徑，m；D為原設(shè)計(jì)的管徑，m；△為原設(shè)計(jì)的支管阻力，Pa；△p'為為了阻力平衡，要求達(dá)到的支管阻力，Pa。應(yīng)當(dāng)指出，采用本方法時(shí)不宜改變?nèi)ㄖЧ艿墓軓剑稍谌ㄖЧ苌显鲈O(shè)一節(jié)漸擴(kuò)（縮）管，以免引起三通支管和直管局部阻力的變化。

（2）增大排風(fēng)量 當(dāng)兩支管的阻力相差不大時(shí)（例如在20%以內(nèi)），可以不改變管徑，將阻力小的那段支管的流量適當(dāng)增大，以達(dá)到阻力平衡。增大的排風(fēng)量按下式計(jì)算：

Q'=Q（Ap'/△p）0.5 (mβ/h)

式中，Q’為調(diào)整后的排風(fēng)量，m/h；Q為原設(shè)計(jì)的排風(fēng)量，m/h；A為原設(shè)計(jì)的支管阻力，Pa；Ap'為為了阻力平衡，要求達(dá)到的支管阻力，Pa。

（3）增加支管阻力 閥門調(diào)節(jié)是常用的一種增加局部阻力的方法，它是通過(guò)改變閥門的開(kāi)度，來(lái)調(diào)節(jié)管道阻力的。應(yīng)當(dāng)指出，這種方法雖然簡(jiǎn)單易行，不需嚴(yán)格計(jì)算，但是改變某一支管上的閥門開(kāi)度，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的壓力分布。要經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)節(jié)，才能使各支管的風(fēng)量分配達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于除塵系統(tǒng)還要防止在閥門附近積塵，引起管道堵塞。

管網(wǎng)平衡步驟如下：根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)獲得初步的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上求解系統(tǒng)的風(fēng)量分配；然后，軟件將對(duì)獲得的風(fēng)量分配進(jìn)行分析比較（實(shí)際風(fēng)量與設(shè)計(jì)風(fēng)量的偏差是否超過(guò)士10%)，判斷系統(tǒng)是否平衡。如果系統(tǒng)不平衡，則通過(guò)調(diào)整管網(wǎng)結(jié)構(gòu)重新計(jì)算風(fēng)量分配。如此反復(fù)，后求得平衡的除塵管網(wǎng)。

2.除塵管網(wǎng)平衡實(shí)例

（1）除塵系統(tǒng)概述 該除塵系統(tǒng)共有20個(gè)除塵點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用負(fù)壓除塵設(shè)備系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要組成部分有：風(fēng)機(jī)1臺(tái)，布袋除塵器1臺(tái)，消聲器1臺(tái)及除塵風(fēng)管等，管網(wǎng)中共有42根管段，20個(gè)抽風(fēng)點(diǎn)，除塵系統(tǒng)流程為：塵源一抽風(fēng)管網(wǎng)→除塵器→風(fēng)機(jī)→消聲器一排放煙肉。

系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：系統(tǒng)總風(fēng)量122400m/h；設(shè)備阻力，袋式除塵器1500Pa，消聲器100Pa；系統(tǒng)漏風(fēng)率，管網(wǎng)10%，負(fù)壓設(shè)備5%。根據(jù)軟件要求，需繪制該系統(tǒng)的水力計(jì)算草圖，并進(jìn)行管段編號(hào)。將整理好的管網(wǎng)參數(shù)輸入到程序中，假定各管段初始流速，計(jì)

（2）除塵系統(tǒng)能耗計(jì)算

算后得到初步的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)；根據(jù)這個(gè)初步的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，求解各管段的實(shí)際風(fēng)量分配，結(jié)果。為便于觀察比較，這里只將風(fēng)量偏差， 超過(guò)士10%的管段數(shù)據(jù)列表。

這個(gè)風(fēng)量分配情況是根據(jù)假定流速法確定的，在沒(méi)有采取改進(jìn)措施前，管網(wǎng)阻力平衡性較差，必然導(dǎo)致風(fēng)量分配不合理。處于各子網(wǎng)末端的管段1~3、22、24、27～29，其風(fēng)量偏差率均普遍偏大（超過(guò)一10%），這些點(diǎn)的除塵效果較差，且流速較低，容易造成管道積灰?？紤]系統(tǒng)管網(wǎng)和負(fù)壓設(shè)備的漏風(fēng)率，系統(tǒng)初的總風(fēng)量為141372m/h，系統(tǒng)壓力損失為3380Pa。

根據(jù)風(fēng)機(jī)電機(jī)功率計(jì)算方法求得改除塵風(fēng)機(jī)功率約為194.7kW。采用前述兩種方法改進(jìn)系統(tǒng)后的風(fēng)機(jī)電耗情況如下。

①增大系統(tǒng)總風(fēng)量。根據(jù)表9-6中的數(shù)據(jù)，管段28的風(fēng)量負(fù)偏差。為使管道28的風(fēng)量偏差率達(dá)到士10%內(nèi)，經(jīng)反復(fù)模擬，系統(tǒng)總風(fēng)量需增大11.3%左右，即增大后的總風(fēng)量為160000m3/h。是增大系統(tǒng)總風(fēng)量后得出的風(fēng)量分配情況。很明顯，所有風(fēng)量偏差為負(fù)的管段均達(dá)到了既定的風(fēng)量要求，除塵效果較好；但是，風(fēng)量偏大的管段不僅數(shù)量增多（A>10%的管段有23個(gè)，未全部列出），而且偏差率更大，的為管段19，達(dá)到58.52%。正如前所述，這部分管段可能抽走有用物料，流速變大而導(dǎo)致管道磨損加劇。風(fēng)量加大后系統(tǒng)壓力損失相應(yīng)增大為4456Pa，功率增大為290kW，相比于原來(lái)的系統(tǒng)增大了近50%。

②調(diào)整管網(wǎng)平衡特性。采用除塵管網(wǎng)平衡計(jì)算軟件對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。除塵管網(wǎng)部分管段管徑做了調(diào)整，且有8處管道的閥門有節(jié)流要求。平衡性能更好的管網(wǎng)，其絕大部分的管道風(fēng)量都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，僅有少許管道風(fēng)量稍微偏大或偏小。其中，管道6的△為14.94%，管道23和24的約一10%，其余管道風(fēng)量偏差率均在一10%～十10%范圍內(nèi)，這在工程上是可以接受的。系統(tǒng)的總風(fēng)量仍為141372m3/h，系統(tǒng)阻力由于部分管段管徑變化或調(diào)整閥門開(kāi)度而有所增大，總的阻力為4052Pa，電機(jī)所需功率約為233kW，比采用增大系統(tǒng)總風(fēng)量的方式節(jié)