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1、除尘系统风量调整技术探究72冶金环境保护2011年第4期除尘系统风量调整技术探究杨晓东顾健民(宝钢工业检测公司环境监测部,上海201900)摘要本文针对中厚板分公司煤干燥机除尘系统风量匹配不佳,吸尘点风量不合理的现象,通过不断调整阀门及风机档板开度,测试调整后的风量,除尘性能,岗位粉尘浓度等参数,确定了一个合理的系统风量,不仅可以达到环境排放及职业卫生的要求,而且充分挖掘了除尘系统潜力,达到了节能降耗,经济运行的目的.关键词除尘器风量匹配档板开度岗位粉尘吸尘点1前言中厚板分公司自2007年10月投产以来,虽然其20余套除尘系统排放均已达到GB162971996及GB90781996排放要求,但
2、现场各吸尘点如煤干燥室时常出现冒灰现象,其岗位粉尘浓度远远超出了10mg/m的无组织排放限值,不仅影响公司绿色环保形象,同时也对系统的除尘能力造成影响.在满足生产和环境的需求的同时,结合现场工况,争取最大限度挖掘除尘系统潜力,达到节能降耗的目的,使除尘器在经济,稳定状态下运行.2煤干燥除尘系统工艺概述(1)煤干燥室做为COREX炉煤粉的干燥工艺,其含尘气体具有温度高,含湿量高,粉尘粒径小(约为150300目)易弥散等特点.因此其除尘系统对设计要求较高,各支管需要良好的保温性能,除尘器也需要具备一定的高湿气体处理能力.本系统位于煤干燥室各层平台,用于捕集皮带机,输料系统在转运及卸料过程中产生的煤
3、粉.除尘系统在各皮带机头部,尾部设置密闭罩抽风,含尘气体经布袋除尘器净化后直排大气,除尘器收集下来的粉尘由抽灰车清运.系统共15个吸尘点分布于各皮带机,3个吸尘点处于常关状态,其余各点常开,每个吸尘点均有手动蝶阀,无电气联锁.(2)除尘设备设计参数见表1.表1除尘设备参数表3除尘系统风量调整3.1风量调整方法风量调整主要是测定除尘管网的特性,以及结合风机的特性对系统进行有效调节,除尘系统的平衡是一定风量下除尘系统的总阻力与风机提供压力之间的平衡.当除尘管网的结构,尺寸,烟气参数及流动状态确定后,可以得出管网的全压特性曲线(P=sq),并对照风机特性曲线,平衡系统运行效率与现场粉尘的捕集效果,确
4、定最佳工作点.确定方法见图l.采用比值法和逐次接近法调整风量,可以将管网风量调整平衡,还可以将系统总阻力减到最小.当管网特性曲线变化时,风机就会沿特性曲线改变运行状态,当风机的运行点飘逸出经济范围时,除尘系统就达不到2011年第4期冶金环境保护73压平衡点?流量Q图1除尘系统经济运行曲线图设计性能,造成系统浪费,若风机叶轮磨损较大,粘附过多粉尘,则其特性曲线也会改变,若与管网特性曲线的交差点偏移较大,则系统也达不到设计性能.3.2风量调整内容首先对风机风量在不同挡板开度下的风量进行测试,了解风机的性能.然后对除尘12000010000080000皂6000040000200000煤干燥室风量测
5、试/I/一器性能测试,包括除尘器的漏风率,除尘阻力及除尘效率,为下一步系统风量的计算及整体效率评估提供计算依据.之后对系统各吸尘点进行风量调整,在设计值的基础上,根据各点岗位粉尘浓度的实际情况进行合理的分配,原则上流速在1525m/s之间,以保证粉尘即能有效的捕集至除尘器,又不会在管道内沉积.最后进行岗位粉尘浓度的测试以验证调试工作的效果.针对此次调整对象的特点,测调重点为冒灰严重,未采取保温措施的支管及除尘器的除尘阻力,了解其运行状态,并将其调整至合理的风量以保证整个系统的有效运行.3.3风机风量测试通过控制风机电机额定转速,在风机导流阀叶片角度不同开度下,测试挡板开度不同状况下风机风量大小
6、.测试结果见图2.挡板丌度/o/0./(mm)图2风机挡板与风量曲线图通过实测风机开度在20%100%之间时,风机风门调节风量效果较为明显,曲线平稳.期间未发现明显喘震现象.风机是除尘系统最重要的组成部分之一,风机的良好运行不仅可以提高除尘系统效率,而且可以节约能耗,降低运行成本.另外除尘系统只能在风机特征曲线的经济范围内运行.3.4除尘器性能测试通过对除尘器测试(数据见表2),可以发现设备过滤风速为1.09m/s,满足1.10m/s的设计要求,除尘阻力为1400Pa,满足1500Pa的设计要求,漏风率7.0%,偏高,除尘效率达99.7%,排放满足国家标准.总体来说,目前的除尘器运行正常,尚未
7、受到高湿气体的影响发生布袋堵塞现象,对于煤粉的过滤效果较好,但是本体存在一定程度的漏风,需要加强点检.3.5吸尘点风量测试调整根据现场实际工况条件,将除尘系统的风量合理分配到各吸尘点,将除尘风量调整到合适的位置,在改善现场环境的同时,达到降能节耗的目的.74冶金环境保护2011年第4期表2除尘本体测试结果(风机挡板开度100%J项目数据净化装置前净化装置后3.5.1在调试过程中存在的问题(1)有的吸尘点因风量偏小引起部分粉尘不能被有效吸入,污染周围环境,并有可能导致管道积灰.(2)有的吸尘点因风量偏大,导致管道内粉尘流速大,引起管道的磨损.(3)吸尘点的手动蝶阀部分已锈住,无法调节.(4)支管
8、风量局部存在不平衡现象.(5)风机挡板开度100%,降尘器满负荷运转.(6)除尘本体阻力大.(7)由于设计时管网工艺上未采取保温措施,导致部分管道及除尘器内布袋水汽冷凝堵塞,除尘器无法正常工作.3.5.2除尘器调试(1)除尘器本体及管道未考虑到保温措施,由于其中一根管道的煤粉经煤干燥处理后温度在708O,煤粉进入除尘管道温度逐渐下降,产生冷凝水,发生煤粉黏结,堵塞现象,滤袋遇到湿煤粉后表面透气率变差,无法将煤粉捕集下来,设备阻力急剧上升,导致除尘器无法正常工作.最终解决方法是将3个吸尘点的阀门关闭,使其余10个吸尘点能正常工作.这样又产生一个问题,关闭3个吸尘点的阀门,原来3个吸尘点的风量为2
9、9700m/h,叠加到其余10个吸尘点的风量上,按原设计分配到每个吸尘点的风量偏大.另一方面,除尘管网结构发生改变,管网阻力上升,造成支管风量存在不平衡现象.综合上述问题,通过对风机的风量测试,从测试风机曲线图可看出:原来除尘器是满负荷工作(风机挡板开度为100%),去除3个吸尘点的风量,考虑到管道的沿程阻力和局部阻力损耗,调试时将风机挡板开度先定在75%,通过测试考察各吸尘点的流速,风量及岗位粉尘浓度是否能满足要求,测试结果见表3.表3风机挡板开度为75%状态下测试的风速,风量2011年第4期冶金环境保护(2)测试结果表明,5#,7#点风量偏小,阀门开度为40%,阀门开度小.此外由于该点弯头
10、设计存在缺陷,局部阻力较大,根据公式:P=ALvp/2/D+t,/2,式中P一气体管道摩擦阻力损失;A一摩擦阻力系数;三一管道长度;气体在管道中速度;p一气体密度;D一圆形管道内径;6一局部阻力系数.可以发现局部阻力系数占对管道阻力产生直接影响,弯头越多则管道阻力越大,从而造成管道风量降低,部分粉尘不能被吸入.此外由于管道流速较小,吸人的粉尘容易沉结在管道底部,长此以往会造成管道积灰堵塞,吸尘点无法工作,粉尘不能被有效吸入,吸尘点周围粉尘溢出,污染环境.而其余吸尘点风量偏大,由于风速决定粉尘的运动,风速过大会加速粉尘对管道的碰撞和磨损,引起管道,弯头及阀门的磨损加剧,缩短管道等部件的使用寿命,
11、管道的修补和更换将影响除尘器正常工作.另外风速越大,吸尘罩口的速度也越大,造成皮带上原料表面粉尘吸人管道造成原料损失,同时也会加重除尘器工作负荷,增加布袋阻力.分析测试数据发现除5#,7#点风量偏小,其余点位的风量符合或超出设计风量.确认除尘器风量还偏大,通过反复测试,不断调整吸尘点阀门开度及除尘器挡板开度,最后将风机挡板开度定在50%.测试结果见表4.测试结果表明:吸尘点周围无粉尘溢出,岗位粉尘浓度也达到要求;考虑到除尘器长期运行,布袋的阻力将逐步上升,而阻力与风量成反比关系,长期运行吸尘点风量可能会难以满足实际需求,故应留一定的余量.表4风机挡板开度为5O%状态下测试的风速,风量3.6岗位
12、粉尘测定在风量调整前后对各个吸尘点共6个位置,测定其岗位粉尘浓度.测试点距基准面约1m,吸尘点1.5m,具体测试位置及测试结果见表5.测试数据表明:调整前岗位粉尘测试(风机挡板开度为i00%),由于除尘系统风量不匹配,造成部分吸尘点岗位粉尘浓度不达标;调整后岗位粉尘测试(风机挡板开度为5O%),经过吸尘点风量调整粉尘浓度符合要求.76冶金环境保护2011年第4期4结论与建议(1)鉴于3个吸尘点关闭,造成除尘器风量偏大,风机挡板开度由原先100%调到75%,通过风量调整,吸尘点风量能满足现场环境要求,岗位粉尘浓度达标.但有的吸尘点风速仍偏大超过25m/s(按照设计含尘气体管道风速一般采取l525
13、m/s).因此在进行系统调试时,不仅要考虑到各吸尘点岗位粉尘的浓度达标,并且在满足生产和环境的同时,经过不断调整风机挡板开度和各吸尘点风量测试,最后将风机挡板开度确定在50%,以达到降耗节能,提高除尘器使用,同时也需要将风机风量调整至最佳运行位置,避免无谓的风量浪费,以提升风机工作效率,提高电能利用效率.虽然还可以进一步挖掘除尘器风量潜力,由于考虑到除尘器长期运行,布袋的阻力将逐步上升,长期运行吸尘点风量可能会不能满足实际需求,故应留一定的余量.(2)通过本次风量调整的测试工作,认为不仅仅是系统除尘器的排放浓度是否合格,更应该考虑作业环境的空气质量和作业人员的身体健康.一方面吸尘点风速过大,可
14、能将皮带上的原料表层部分粉尘吸走,造成原料无谓浪费.经过对风机调整前(挡板开度100%)进口风量,浓度测试值与调整后(挡板开度50%)进口风量,浓度测试值比较,二者之间捕集粉尘量差异较大,差值在100kg/h左右.增加布袋工作负荷,不利用除尘器长期稳定运行.另一方面较大的过滤风速也将增加布袋阻力,并加剧布袋磨损,导致除尘器使用寿命缩短.此外过大的风量将增加电能消耗,应此考虑到除尘系统运行宜在风机特征曲线的经济范围内运行.因此在风量调试的同时还需关注风机的运行作点.(3)在阀门开度100%的风量通过计算可知其过滤风速为1.09m/rain,处于除尘器的处理能力范围内.但鉴于目前系统的运行状态,现
15、已将风机挡板开度调整至50%,过滤风速为0.76m/min,以解决3个吸尘点关闭引起的系统风量异常,目前该除尘器运行状况稳定.(4)由于3个吸尘点关闭造成属皮带粉尘外溢,为了消除冒尘现象,建议生产方增设一台小型塑烧板除尘设备,工作机理是将塑烧板代替布袋,适合规模不大,能处理气体中含有一定水分的粉尘.塑烧板除尘器的阻力波动范围比袋式除尘器小,除尘系统运行比较稳定.(5)由于管道结构发生改变,造成管网阻力上升,通过调节各吸尘点阀门开度,可改善管网阻力不平衡,但要从根本上要改变则需要对管道的管径,弯头作调整,管径现在由直管要改成管道管径要逐渐收缩,90度弯头可改为135度可减缓含尘气体对管道的碰撞和磨损,以减少管道局部阻力,从而减低除尘器进口压力,提升系统工作效率.参考文献1张殿印,王纯主编.除尘工程没汁于册.北化学工业出版社,2003.92季学礼.颗粒物测定技术.州济大学环境f程学院.1997.8