風機的選型原則及其影響因素

  水泥生產(chǎn)中各類風機的裝機功率約占生產(chǎn)線總裝機功率的40%左右，合理選擇風機控制風機拖動功率，減少系統(tǒng)漏風降低系統(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準大氣的基本定義分析氣體體積V壓力P溫度T三要素對風機選型的影響。

  風機是水泥廠生產(chǎn)通風收塵系統(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，合理選擇風機控制風機拖動功率，減少系統(tǒng)漏風降低系統(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準大氣的基本定義分析氣體體積V壓力P溫度T三要素對風機選型的影響。

  1 大氣基本理論公式

  國家標準（GB1920- 80）規(guī)定，以海平面為0點，海拔高度h在0.11km范圍內(nèi)，其標準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，引起風機的標況風量減小，風機所產(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)相同的工況風速或系統(tǒng)阻力，必須增大通風管道的截面積，因而其通風管網(wǎng)投資及風機動力消耗都相對增大對于同一通風管路而言，系統(tǒng)管網(wǎng)總阻力與管道內(nèi)的工況風速系統(tǒng)總風量成正比由管網(wǎng)總阻力計算式可推導出管道總阻力與氣體的密度工況風量的關(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，對通風系統(tǒng)的風機選型影響較大 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  風機選型原則

  風機的流量和風壓通常由樣本提供，樣本中氣體溫度與風機的標準狀態(tài)略有不同，其標準狀態(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)風機無因次方程式可知，風機形式（葉輪直徑）相同，不同工況的流量值也相等即：標準狀態(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)風機的風量風壓后，按水泥工業(yè)除塵技術(shù)工程規(guī)范的要求，選擇風機的風量為系統(tǒng)除塵風量的1.10、1.15倍，風壓為系統(tǒng)全阻力的1.2倍，并且應(yīng)同時滿足風量風壓兩個參數(shù)如果風量風壓與風機性能表中的數(shù)據(jù)差別較大或只能滿足單一參數(shù)時，則應(yīng)該更換風機系列，以保證工藝系統(tǒng)對風量風壓的調(diào)控要求用于水泥熱工過程的風機選型，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量風壓外，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量，以滿足工藝系統(tǒng)的要求。

  3 計算應(yīng)用舉例

  風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)揮通風收塵風機不按照規(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)風機的參 數(shù)為：壓力2300Pa風量19010m³/ h，按規(guī)范進行修正后的參數(shù)為：壓力2760Pa風量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，該廠選用的風機只能在當?shù)?月平均氣溫下滿足運行，當氣體溫度升高，風壓風量則遠遠低于工藝值和規(guī)范值并且所選風機也只滿足系統(tǒng)風量單一參數(shù)，其儲備系數(shù)31%也明顯過高，而風壓儲備系數(shù)為0 按水泥工業(yè)除塵技術(shù)工程規(guī)范風量1.10 1.15倍，風壓1.2倍的儲備系數(shù)和同時滿足風量風壓兩個參數(shù)的要求來衡量，其風機選型不盡合理 由于風機在大部分時間段不能滿足工藝系統(tǒng)的調(diào)控，導致磨內(nèi)通風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，決定更換風機其更換前后的風機參數(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，更換前的風機風量，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)風機沒有足夠的風壓滿足系統(tǒng)需求，且風量過大，調(diào)節(jié)風量對系統(tǒng)不起任何作用加之風量與電動機功率消耗成正比，因此該風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機在磨機通風量 10%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)風量，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壓以改善磨內(nèi)的通風狀況其風壓風量儲備系數(shù)分別為13%、16%。雖然壓力儲備系數(shù)未達到規(guī)范最大值，主要是因為更換的風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)更換風機后，增強了磨內(nèi)通風效果，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)風機電動機轉(zhuǎn)速，改變磨內(nèi)通風使磨機達到穩(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)在夏季運行時風量大阻力大，冬季運行則風量小阻力也小這正好與風機的工作特性 風量大則風壓小，風壓小則風量大相反 因此，依靠風機自身的調(diào)節(jié)不能滿足工藝系統(tǒng)正常工作除塵通風設(shè)備的風量確定以后，風機選型應(yīng)根據(jù)當?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，風機風壓風量都處于富余狀態(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。