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高溫風機使用中的弊病 (1)國產(chǎn)耐300~700℃的高溫風機,不經(jīng)處理的高溫煙塵直接通過引風機,如風機水冷系統(tǒng)冷卻裝置斷水等控制失效時,可引起主軸、軸承的變形,破壞葉輪旋轉(zhuǎn)的動平衠而引發(fā)振動,故緊急事故發(fā)生率較高。 (2)高溫風機的啟動,當溫差很大時,如不認真對待,電機易超載,有被燒毀的危險。 (3)高溫除塵系統(tǒng)輸氣管道氣密性較差,若漏風率超過20%時,使管內(nèi)氣溫下降過快,氣體中水份易結(jié)露,使粉塵粘在葉輪上,都會導致風機運行的全壓和內(nèi)效率均下降;與此同時運行風量和實耗功率均增大,繼而使吸風點源的通風效果變差。 (4)由于氣體的粘度隨溫度的增高而增大,輸氣管道和濾袋的壓力損失直接與氣體的粘性成正比。因此高溫輸送氣體時,使管網(wǎng)阻力增加,引起風機額定風量和功率不足,導致通風機內(nèi)效率降低。 (5)高溫除塵系統(tǒng)應(yīng)用正壓大型組合袋濾器(室)時,熱脹冷縮比較頻繁。實踐證明:當溫度波動范圍超過200℃時,袋濾器箱體的線膨脹可達40~50mm,這種頻繁的熱沖擊將會影響箱體的氣密性和收塵正常作業(yè);當輸氣正壓操作的袋室過濾有毒氣體和粉塵時,需要設(shè)計隨箱體滑動而又不漏風的密封結(jié)構(gòu)要耗費過多的鋼材。 (6)高溫風機投入熱運行后,由于風機葉輪強度不足與鑄件或焊接件沒有消除內(nèi)應(yīng)力時,都會產(chǎn)生熱態(tài)反復振動;當運行中溫度的急劇變化,引起風機軸的變形,將造成葉輪不平衡引起振動;又如熱運行中突然停止運轉(zhuǎn)時,使溫度急劇下降,再開動時也產(chǎn)生振動。 實施高溫廢氣煙塵中的先行余熱再利用與諍化收塵,不但達到節(jié)能目的,并且處理后低溫氣體還能提高除塵的纖維過濾效率;與此同時風機進口低溫≤300℃和做量含塵Fd≤200mg/Nm3又是提高風機內(nèi)效率的有效途徑。 輸氣不載塵的引風機制造中可免去耐磨材料及防磨措施;風機低溫輸氣又是變流量調(diào)節(jié)的軸流式或離心式通風機均可采用無級調(diào)速的外旋電機。它具有機電合一、結(jié)構(gòu)緊湊、高效、振動小以及運行中遠程調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點?？傊L機可實現(xiàn)低溫、微量含塵,達到一舉多得。  

高溫廢氣的冷卻與粉塵凈化回收 (1)高溫氣體冷卻裝置 高溫煙氣有4種冷卻方式:間接水冷卻、直接水冷卻、間接空氣冷卻及直接空氣冷卻。 常用的有:在300℃以上時考慮余熱利用,采用間接水冷;一般煙溫在200℃以下時采用直接空冷,經(jīng)濟有效的只有這兩種選擇。 ①間接水冷卻:利用水間接冷卻,用金屬做水冷夾層,通過管壁傳熱給流動的冷水帶走熱量。常用設(shè)備有冷水套管和水冷式熱交換器。其中水冷套管簡單,由于傳熱效率低所需傳熱面積大而很少應(yīng)用;水冷式熱交換器的傳熱效率高,設(shè)備和運行費較低,常用在初溫300℃以上的余熱利用。 ②直接空氣冷卻:用常溫空氣稀釋冷卻(摻冷風),混合段要求有足夠長度,并設(shè)測溫儀表,缺點是不適用煙溫較高時,因冷卻煙氣所需空氣量很大,所以只能適用于煙溫在200℃以下。 (2)粉塵的凈化回收 般高溫爐窯煙塵諍化的引風機進氣,可以不載塵Fd≤200mg/Nm3,也可以低濃度載塵Fd&l;30g/Nm3。水泥密的排塵濃度達20~80g/Nm3,新疆水泥窯達120g/Nm3。根據(jù)1977年統(tǒng)計美國運行的385臺水泥回轉(zhuǎn)客中有1/3在空尾預熱器出口溫度375~425℃,最高500℃,直接裝 設(shè)了預收塵器和袋濾器或靜電收塵器。從而使引風機進氣裝在除塵器之后不載塵,收塵效率達99.9%,濾袋平均壽命為2~4年。  

引風機高溫載塵進氣條件的討論 1.1通風機的進氣條件 一般用途通風機是以標準進氣狀態(tài)的空氣(不含腐蝕性)、進氣溫度≤80℃、含生量Fd≤100mgNm3,無枯性和無纖維物質(zhì)的空氣為對象而進行產(chǎn)品設(shè)計和制造的高溫風機分載塵和不載塵兩種。單純高溫風機的氣體含生量及硬質(zhì)顆粒不大于150mg/m3。 1.2高溫廢氣引風機的進氣條件 (1)高溫爐窯熱運行設(shè)備的密閉式爐內(nèi)機械排煙所用引風機進氣介質(zhì)條件為=450~950℃，最高=1200~1400℃,含塵濃度達Fd=30~130gN/m3。 (2)高溫爐密熱運行設(shè)備的半密淘式爐外機械排煙所用引風機進氣介質(zhì)條件為=50~300℃，含塵濃度Fd≤30gN/m3。 (3)熱處理工藝設(shè)備,如各種加熱爐、退火爐,必須使爐內(nèi)高溫氣體的對流閉路循環(huán)達到均溫,所用的循環(huán)風機進氣介質(zhì)條件為運行溫度500~700℃或750~1050℃,含塵濃度Fd≤150gN/m3,這種高溫風機不存在外排度氣處理問題。 1.3.高溫廢氣的處理及其程序 高溫度氣處理系統(tǒng)的煙氣溫度越高,體積越大,使系統(tǒng)工況處理風量越多,致使通風設(shè)備龐大;反之若處理煙氣溫度越低,則系統(tǒng)工況處理風量減小,使系統(tǒng)通風設(shè)備也變小型化,但其冷卻裝置卻需增大,而處理煙氣溫度過低會引起高溫煙氣露點的形成。為此,一般高溫煙氣處理后的溫控制在180~300℃之間。 (1)高溫氣體問題,70年代D?W?Spai等人得出:從技術(shù)經(jīng)濟上論證290~390℃時是高溫纖維過濾材料的實際最大溫度范圍;從節(jié)能觀點出發(fā),認為處理后溫度為300℃時是最經(jīng)濟的； (2)美國GCA公司的C.E.Billings和JE.Wide試驗研究后發(fā)表過許多成果報告,其中在《袋濾器技術(shù)手冊》中指出:纖維過濾器在低溫氣體小于300℃時收集粉塵的除塵過濾效率常高達99.99%。   (3)工業(yè)廢氣處理應(yīng)有必要的程序,我國按既定的《工業(yè)污染物排放標準》和節(jié)能政策,首先將高溫氣體余熱充分再利用或冷卻處理;接著把廢氣中的粉塵諍化回收;最后用引風機進氣低溫和微量含塵直接達標排放。這是最經(jīng)濟的凈化流程程序,必然使通風機達到節(jié)能、經(jīng)濟、穩(wěn)定高效運行,也是通風機應(yīng)用研究的發(fā)展方向。  

載塵對通風機特性的影響： (1)粉塵對風機特性線的影響 文獻4證實,通風機的流體載塵對風機的全壓曲線走勢無影響,由于風機載塵濃度和粉塵流量的影響,因而載塵風機實耗功率增大了。當兩種氣體含塵濃度不同流量相同比較中,風機載塵的功率曲線與風機清潔空氣的功率曲線相比,前者走勢明顯上移使功率增大,與此同時載塵風機的全壓效率曲線與清潔空氣的全壓效率曲線相比,前者走勢顯著下降而效率降低。 (2)粉塵對流體阻力的影響 由于流體載塵使管網(wǎng)壓力損失增加,導致流體載塵使筆直傾斜的管網(wǎng)阻力特性線與無變化的載塵風機全壓曲線相交點左移。與此同時載塵風機功率曲線平行在清潔空氣功率曲線之上,致使載塵風機實耗功率不足而迫于減少,使效率下降,最終運行結(jié)果導致額定流量顯著減少。 (3)功率與壓力損失的附加問題討論 文獻[4還提出了載塵風機増加功率與管網(wǎng)阻力附加值,筆者認為的欠缺說明載塵量數(shù)據(jù)的試驗,也沒有表明定量試驗數(shù)據(jù)結(jié)果,只能作為定性說明。 此外20世紀50年代的前蘇聯(lián)《暖通設(shè)計手冊》和日本的井伊谷鋼一主編的《濾袋除塵手冊》(1976年)中,鈴木昭明指出:“除塵工程輸氣管道設(shè)計的含塵濃度在30gNm以下時,除塵管道壓力損失的影響可忽略不計&dquo;。 筆者認為:通風機在管網(wǎng)中工作時,由于葉輪轉(zhuǎn)速、風機導流器可調(diào)葉片或進口導葉節(jié)流調(diào)節(jié)、輸氣溫度、大氣壓力的改變,因此引起通風機特性線改變。但是試驗和實踐證明: 輸氣含塵濃度F&g;30gNim的高載塵流量的增加會使通風機特性線發(fā)生急劇改變。  

1.1通風機管網(wǎng)阻力計算不準確的影響 實際通風除塵管道壓力損失,由于某些原因都會與計算結(jié)果有所不同,這是不可避免的,因而設(shè)計規(guī)范中的計算最大允許誤差為10%~15%。任何忽視這種必要的程序計算,都將對通風機運行效能的發(fā)揮產(chǎn)生重大影響,必須給予高度重視。 (1)通風機管網(wǎng)阻力計算額定值不準確的原因:管網(wǎng)阻力計算的粗疏和采用阻力系數(shù)不夠準確;不合理的配置系統(tǒng)有效半徑;確定風機進氣條件不真實;選型隨意缺乏應(yīng)有的準則;施工監(jiān)理忽視施工過程中現(xiàn)場設(shè)計變更的影響等。都會使計算結(jié)果與實際損耗誤差超過30%甚至更多,導致選型的額定性能與實際運行性能不匹配,結(jié)果實際運行性能發(fā)生改變。如果計算阻力比實際需要過大時,離心通風機運行引起流量增大,就會使實耗功率顯著增加,其結(jié)果是全壓內(nèi)效率降低,還使電機額定功率易超載,存在燒電機的危險,但對筆直傾斜的全壓曲線流量變化影響較小;反之必然引起運行流量減少,實耗功率隨之降低,風機內(nèi)效率下降。與此同時,由于流量減少,引起除塵系統(tǒng)風管內(nèi)流速降低,促使粉塵沉降。這兩種情況都會造成風機長期處于輕載低效不節(jié)能運行狀態(tài)。 (2)通風機選型全壓額定值不準確的后果:處理高溫爐密所排出的度氣,如選型引風機的負壓過大時,會破壞爐內(nèi)正常熱平衡,由于加大了引風量,使爐內(nèi)溫度下降而影響燃燒或加熱,導致熱源損失的能量增加;當引風機排送含塵廢氣,污染源處保持足夠密閉形成的負壓狀態(tài),能夠有效地防止有害污染物擴散。如風機的負壓過大時,不僅使各點污染源處吸走過多的物料引起增加耗損,還增加除塵管道磨損和增大處理量,使負壓除塵器的枓斗內(nèi)棚料,引起卸料困難。為此在運行中被迫停機間斷定時排料;此外,除塵器灰斗下部法蘭盤處若吸入雨水和濕氣還會使灰斗料板結(jié),造成排料堵塞。 1.2負荷波動的風機型式選擇 由于生產(chǎn)過程中工況能源和原料消耗的周期性變化,使爐內(nèi)溫度波動較大。因此引起出爐產(chǎn)生的煙氣量變化達士20%~30%,引風機之所以不宜選用前向風機,是因為前向風機的功率曲線陡峭。當管網(wǎng)壓力損失波動增大時,運行中的電機易超載,有被燒毀的危險,故應(yīng)選用后向風機。 1.3裝機電容量的配備 風機選擇配用電機功率裕量不宜過大或過小,過大會造成電機經(jīng)常處于輕載運行,使電機的功率因數(shù)降低,從而浪費電耗;反之會使電機經(jīng)常處于超載運行,導致電機升溫過高絕緣易老化,使用壽命縮短,與此同時還可能造成難以啟動。 1.4風機連接管不規(guī)范的后果 在諸多導致降低風機效率的原因中,風機進出口連接管不規(guī)范,經(jīng)常被視為不重要卻危害極大的因素。往往由于工程設(shè)計配置限制,被迫在風機進口裝有直角彎管、單葉插板或蝶閥調(diào)節(jié)以及出口處裝有逆向氣流彎管,結(jié)果都會造成風機內(nèi)效率顯著降低。 (1)文獻1指出:“用BM75/1200型單吸離心通風機進口直接裝90°彎管時,與通常該型風機產(chǎn)品出廠試驗值相比,前者全壓內(nèi)效率降低12%&dquo;。其原因是急變流場使進氣不均勻產(chǎn)生渦流,改變了出廠試驗空氣動力特性的緣故。如果不可避免時,正確連接法應(yīng)在遠離進 口處安裝帶導流片的90°彎管之后,再將風機進氣管加長3~6倍直徑的平直長度。加長平直管后比僅裝轉(zhuǎn)向?qū)Я髌€能多節(jié)電18% (2)雙吸入離心通風機進口如只裝彎管不裝轉(zhuǎn)向?qū)Я髌瑫r,則會引起兩側(cè)進風量相差18%,造成對軸承的軸向推力過大,葉輪磨損不均,導致額定風量下降20%,使全壓效率下降,浪費了電能。 (3)離心通風機出口管的安裝設(shè)計,只要注意做到按葉輪離心旋轉(zhuǎn)方向,用順向氣流彎管取代逆向氣流彎管。 (4)軸流通風機的進、出口連接管和擴散器的效率,安裝設(shè)計不規(guī)范都會使內(nèi)效率降低。 1.5不同型式通風機的合理啟動 離心通風機要求系統(tǒng)全關(guān)閉空載啟動;軸流通風機要求系統(tǒng)全開啟有載啟動;高溫風機在常溫條件下啟動時,由于空氣受熱體積膨脹,密度變小,風機產(chǎn)生壓力低,所需功率比常溫風機小很多,因此常溫條件下啟動應(yīng)將系統(tǒng)全關(guān)閉空載啟動。 1.6正確對待通風機的聯(lián)合工作 通風機并聯(lián)與串聯(lián)工作時,由于風機性能要有所降低,運行工況復雜,因此一般盡量不采用。并聯(lián)優(yōu)先使用雙吸入風機,因兩臺并聯(lián)系統(tǒng)的壓損過大時,起不到增加流量的作用。并聯(lián)多臺風機公用一臺大型組合袋濾室時,對應(yīng)袋濾室也應(yīng)封閉,分隔成并聯(lián)系統(tǒng)進行過濾，只有系統(tǒng)風量小,而壓力高時,串聯(lián)風機才是合理的。常見串聯(lián)兩臺相同型號離心通風機的除塵器系統(tǒng),一臺載塵的風機進口管網(wǎng)負壓輸送,經(jīng)除塵器凈化后再串聯(lián)另一臺不載塵的風機進口管網(wǎng)負壓輸送排至大氣。這兩臺串聯(lián)風機的實際效率和實耗功率均不相等,不如采用兩臺不載塵的風機串聯(lián)工作性能好。在以往許多工程中均有采用并聯(lián)或串聯(lián)風機的應(yīng)用。 實例,但并沒有現(xiàn)場實測去驗證實際效率如何,值得引起重視和糾正。 1.7風機進氣溫度確定虛高導致性能降低 高溫爐窯廢氣處理的除塵風機選型時,因選型確定進口氣溫不確切,而采用睡時最高氣溫或大量漏風,引起急劇溫降或言目提高氣溫,造成實際運行中氣溫低于選型氣溫較多,結(jié)果造成運行風機內(nèi)效率降低和功率增大,導致設(shè)計額定流量減少。例如某電解鋁廠選用Y4-73型引風機,=200C,n=83%,實際運行=100-150時,估計全壓內(nèi)效率只有30%~40%;又如當高溫輸氣管道采用磚砌,砼等材料的氣密性較差,造成滲進冷風量達30%~50%,從而使管內(nèi)氣溫下降過快,使風機運行的全壓降低,流量和電耗增大,繼而導致污染處設(shè)計抽風量減少30%。 1.8濾袋單室過濾風量的劃分不宜過大 除塵系統(tǒng)的多室組合結(jié)構(gòu)的袋濾室(又稱袋房),常用逐室中斷濾塵操作進行清灰作業(yè),一般單室過濾風量(也是輔機清灰風機的風量)不宜超過每臺主風機風量的20%,這樣就不會導致運行中主風機內(nèi)效率下降。由于過濾的過程中始終有一個單室濾袋組輪流在停風(停止過濾)進行清灰。因此停風單室的多余風量引起其它室增加,導致系統(tǒng)阻力增加,結(jié)果造成主風機風量減少,全壓內(nèi)效率下降。 云南水口山礦務(wù)局杜式劍的設(shè)計實踐1988年經(jīng)驗總結(jié)提出:“單室收塵過濾面積以不超過500m2為佳;第三鉛冶煉廠新袋反吹清灰面積占總過濾面積的49%,使有效過濾總面積提高到95%以上。但是單室過面積過小,會使清灰機構(gòu)復雜化,或過分延長清灰周期達不到清灰效果&dquo;。大型多室袋濾房,設(shè)多臺清灰風機既可使主風機和清灰風機均達到節(jié)能,又能提高有效過濾總面積,同時也有利于自動控制。 國外一些風機公司在供貨的同時,要求用戶提供例如風機進、出口連接管的合理配件訂貨圖,無疑這是一種能有助于通風機高效率運行的有效方法。        

1.分類 按照密閉罩和工藝設(shè)備的配置關(guān)系,防塵密閉罩可分為三類。 1)局部密閉罩它只對局部產(chǎn)塵點進行密閉,如圖5-7所示。它的排風量小,經(jīng)濟性好。適用于含塵氣流速度低、瞬時增壓不大的揚塵點。 2)整體密閉罩產(chǎn)塵設(shè)備大部或全部密閉,只有傳動設(shè)備留在罩外,如圖5-8所示。適用于有振動或含塵氣流速度高的設(shè)備。 3)大容積密閉罩(密聞小室)如圖5-9所示,它把振動篩、提升機等設(shè)備全部密閉在小室內(nèi),工人可直接進入室內(nèi)檢修。這種密閉方式適用于多點產(chǎn)塵、陣發(fā)性產(chǎn)塵、塵化氣流速度大的設(shè)備或地點。它的缺點是占地面積大,材料消耗多。  

局部排風的設(shè)計原則 1.局部排風罩應(yīng)盡可能包或靠近有害物源,使有害物源局限于較小的局部空間。應(yīng)盡可能減小吸氣范圍,便于捕集和控制。 2.排風罩的吸氣氣流方向應(yīng)盡可能與污染氣流運動方向一致。 3.已被污染的吸入氣流不允許通過人的呼吸區(qū)。設(shè)計時要充分考慮操作人員的位置和活動范圄。 4.排風罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、造價低,便于安裝和維護 5.局部排風罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致,カ求不影響工藝操作。 6.要盡可能避免和減弱干擾氣流和穿堂風、送風氣流等對吸氣氣流的影響。  

按照工作原理的不同,局部排風罩可分為以下幾種類型： 1.密閉罩 如圖5-1所示,它把有害物源全部密閉在單內(nèi),從罩外吸入空氣,使軍內(nèi)保持負壓。它只需要較小的排風量就能對有害物進行有效控制。用于除塵系統(tǒng)的密閉軍也稱防塵密閉罩,如圖5-2所示。 2.柜式排風罩(通風柜) 柜式排風軍如圖5-3所示,它的結(jié)構(gòu)與密閉罩相似,只是軍的一面全部散開。大型的室式通風柜,操作人員可直接進入柜內(nèi)工作,適用于噴漆、粉狀物料裝袋等。 3.外部吸氣罩 由于工藝條件限制,生產(chǎn)設(shè)備不能密閉時,可采用外部吸氣罩。它是利用排風氣流的作用,在有害物散發(fā)地點造成一定的吸入速度,使有害物吸入內(nèi)。這類排風罩統(tǒng)稱外部吸氣軍,見圖5-4。按照吸氣氣流運動方向的不同,分為上吸式、側(cè)吸式和下吸式。 4.接受式排風罩 有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導一定的氣流運動,如高溫熱源上部的對流氣流等。對這類情況,只需把排風軍設(shè)在污染氣流前方,有害物會隨氣流直接進入罩內(nèi),見圖5-5。這類排風罩稱為接受罩。 5.吹吸式排風罩 吹吸式排風罩是利用射流能量密樂、速度衰減慢,而吸氣氣流速度衰減快的特點。把兩者結(jié)合起來,使有害物得到有效控制的一種方法,見圖5-6。它具有風量小,控制效果好,抗干擾能力強,不影響工藝操作等特點。  

    局部排風系統(tǒng)是利用局部氣流直接在有害物質(zhì)產(chǎn)生地點對其加以控制或捕集,不使其擴散到車間作業(yè)地帶。與全面通風方法相比,它具有排風量小、控制效果好等優(yōu)點。因此在放散熱、蒸汽或有害物質(zhì)的建筑物內(nèi),應(yīng)首先考慮采用局部排風。只有不能采用局部排風或采用局部排風后達不到衛(wèi)生標準要求時,再采用全面通風。    局部排風罩是局部排風系統(tǒng)的重要組成部分。它的效能對整個局部排風系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性能具有十分重要的影響。設(shè)計完善的局部排風罩用較小的風量即可獲得最佳的控制效果,保證車間作業(yè)地帶的有害物質(zhì)濃度符合衛(wèi)生標準的要求。    

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