張秀江
(中鋼集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司)
摘 要：將精細(xì)化的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于除塵工程設(shè)計(jì)中。當(dāng)多個(gè)不同時(shí)工作除塵點(diǎn)合設(shè)一個(gè)除塵系統(tǒng)時(shí)，為了節(jié)省風(fēng)量，對(duì)不同時(shí)工作點(diǎn)采用閥門切換；將不同時(shí)工作的除塵管道分開設(shè)置，集中接入除塵器入口處，避免不同時(shí)工作除塵點(diǎn)之間的互相影響；采用完全平衡法，進(jìn)行管網(wǎng)阻力平衡計(jì)算，初算出各除塵支管調(diào)節(jié)閥開度；分析不同工況，得出不同工況下風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，采用變頻風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)速切換。得出結(jié)論為: 在保證除塵效果的前提下，采用精細(xì)化設(shè)計(jì)與常開式除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，建造成本節(jié)省約31％，全年耗電量節(jié)省約 69％。
關(guān)鍵詞：精細(xì)化；設(shè)計(jì)；除塵；轉(zhuǎn)運(yùn)站
隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)苛，生產(chǎn)型企業(yè)的生存競(jìng)爭(zhēng)壓力逐漸增大。鋼鐵企業(yè)對(duì)除塵系統(tǒng)的運(yùn)行提出了更高的要求，除塵工程設(shè)計(jì)的精細(xì)化勢(shì)在必行。精細(xì)化設(shè)計(jì)可以顯著提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，在滿足功能要求的前提下，實(shí)現(xiàn)降低建造成本，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，減少資源浪費(fèi)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。筆者就某膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)除塵工程設(shè)計(jì)，在精細(xì)化設(shè)計(jì)方面所做的探索進(jìn)行介紹。
1 工程概況及除塵總體方站案的確
設(shè)計(jì)共包含５個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，各轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)產(chǎn)塵點(diǎn)分別為1 ~3個(gè)不等，且物料輸送方向和工作制度不同，輸送物料有鐵精礦和球團(tuán)礦。
對(duì)于轉(zhuǎn)運(yùn)站除塵往往存在著分散除塵和集中除塵兩個(gè)方案的選擇，就該工程而言，在基本設(shè)計(jì)階段對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行了定性的比較，見表1。
在基本設(shè)計(jì)審查時(shí)，業(yè)主根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，綜合權(quán)衡選擇采用集中除塵方案。
1.1 各除塵點(diǎn)抽風(fēng)量
膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送的物料為鐵精礦或球團(tuán)礦，除塵點(diǎn)為膠帶運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)，除塵點(diǎn)抽風(fēng)量采用的公式為 L ＝ L誘 ＋ L吸，各項(xiàng)數(shù)值可以從設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]查取，各除塵點(diǎn)風(fēng)量計(jì)算結(jié)果見表2，風(fēng)量在查表計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)圓整處理。
1.2 各除塵點(diǎn)同時(shí)工作的組合
因膠帶機(jī)工作制度不同，輸送物料不同，根據(jù)膠帶機(jī)可能出現(xiàn)的所有同時(shí)工作組合，可以分析出該系統(tǒng)除塵點(diǎn)所有可能的工作組合工況，見表3。
2 除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型
2.1除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)
(1) 除塵管道風(fēng)速
該工程粉塵主要成分為鐵氧化物，屬于重礦物粉塵，根據(jù)除塵管道最低風(fēng)速的規(guī)定，最低風(fēng)速確定為17m/s。選取滿足要求的最低風(fēng)速[2]，也是除塵管網(wǎng)節(jié)能的一項(xiàng)重要措施。
(2) 除塵器的定位
在集中除塵工程的設(shè)計(jì)中，除塵器的總圖定位對(duì)于系統(tǒng)的阻力損失有決定性的影響。5 個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站基本呈直線分布，TT2 轉(zhuǎn)運(yùn)站位于中部，為了減少系統(tǒng)阻力損失，決定除塵器靠近 TT2 轉(zhuǎn)運(yùn)站布置，這樣可以保證除塵器位于5 座轉(zhuǎn)運(yùn)站的中間位置，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)阻力損失最小的目標(biāo)。
(3) 除塵管道布置組合
因存在不同時(shí)工作的除塵點(diǎn)，除塵管網(wǎng)布置是根據(jù)表 3所示的幾種工況布置管道路由，原則是同時(shí)工作的除塵點(diǎn)可以合并接入管網(wǎng)，不同時(shí)工作的除塵點(diǎn)通過除塵管道在除塵器前分別接入[2]，除塵管網(wǎng)的連接二維簡(jiǎn)圖見圖1。
(4) 除塵點(diǎn)的切換措施
在每個(gè)除塵支管上設(shè)電動(dòng)切換閥與所服務(wù)的膠帶機(jī)連鎖，膠帶機(jī)工作，閥門開啟，膠帶機(jī)停機(jī)，閥門關(guān)閉 (也可滯后一定時(shí)段關(guān)閉)。
(5) 管網(wǎng)阻力平衡計(jì)算
除塵管網(wǎng)阻力平衡計(jì)算的任務(wù)是滿足表 3 所列 6種工況的平衡。各工況下，系統(tǒng)風(fēng)量和風(fēng)機(jī)風(fēng)壓 (由最不利管路阻力為基礎(chǔ)計(jì)算而來) 及對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算結(jié)果見表4 。
通過工況分析，除塵器之前的管路只要分別滿足工況3、 工況采用完全平衡法[3]5進(jìn)和行工阻況力6平的衡阻計(jì)力算平，衡限即于可篇，幅此部分內(nèi)容略去，各除塵支管調(diào)節(jié)閥初調(diào)閥位計(jì)算值見表5。
2.2 除塵設(shè)備的選型
(1) 除塵器
除塵器采用低壓脈沖長袋除塵器，技術(shù)參數(shù)略。
(2) 風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)采用 G4 －73No6D 型，采用變頻調(diào)速，技術(shù)參數(shù)略。
(3) 輸灰設(shè)備
輸灰設(shè)備流程為: 除塵器灰斗下星形卸灰閥→水平埋刮板機(jī)→粉塵攪拌加濕機(jī)→裝車外運(yùn)，設(shè)備技術(shù)參數(shù)略。
2.3 除塵管道連接的優(yōu)化
管道連接方法為將同時(shí)工作的點(diǎn)連接起來接入除塵器，非同時(shí)工作的除塵點(diǎn)通除塵管道之間為并聯(lián)[2]，在除塵器前總管上匯合。
3 運(yùn)行方案及結(jié)果
3.1 除塵點(diǎn)各支管的阻力調(diào)節(jié)
根據(jù)表 5的計(jì)算結(jié)果，將除塵管道支管上的調(diào)節(jié)閥位預(yù)先調(diào)整到計(jì)算值，待系統(tǒng)運(yùn)行后進(jìn)行微調(diào)，避免系統(tǒng)平衡調(diào)整的盲目性，3除塵系統(tǒng)各工況下的運(yùn)行方案根據(jù)表4的計(jì)算結(jié)果，查取風(fēng)機(jī)特性曲線，確定各工況下除塵風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，見圖2。
圖 2中點(diǎn)1 ~ 6為除塵系統(tǒng)在6種工況下風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工作點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)處于某個(gè)工況，通過PLC控制系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)切換到對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，各種工況對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速推算見表 6，表 6中的數(shù)值只是理論值，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可以進(jìn)行微調(diào)，以滿足除塵系統(tǒng)運(yùn)行要求。
3.2精細(xì)化設(shè)計(jì)與全開式系統(tǒng)的比較
所謂全開式系統(tǒng)是指對(duì)存在多點(diǎn)不同時(shí)工作的除塵點(diǎn)采用除塵點(diǎn)全開運(yùn)行的除塵系統(tǒng)，這種方法無需分析生產(chǎn)工藝過程，屬于粗放式的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于該工程，使用精細(xì)化設(shè)計(jì)與全開式系統(tǒng)的比較見表7。
4 結(jié)語
對(duì)于含有不同時(shí)工作除塵點(diǎn)的復(fù)雜除塵系統(tǒng)，采用精細(xì)化設(shè)計(jì)與全開式系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比， 可以減小除塵系統(tǒng)的風(fēng)量，從而也減小了設(shè)備規(guī)模，就該工程而言，建設(shè)成本節(jié)省約 31％ ，全年節(jié)電約 69％ ，同時(shí)精細(xì)化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)階段就完成了除塵管路阻力基本平衡，只需系統(tǒng)開車后現(xiàn)場(chǎng)微調(diào)，避免了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的盲目性，減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，使系統(tǒng)運(yùn)行工況更合理更經(jīng)濟(jì)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 郭豐年 鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè) [M] 北京: 冶金工業(yè)出版社，1996.
[2] 張秀江 除塵管網(wǎng)的節(jié)能設(shè)計(jì) [J]. 冶金能源，2018，37 (1): 9 －12.
[3] 張秀江 完全平衡法 － 除塵管路阻力平衡計(jì)算方法的探討 [C]. 第十一屆中國鋼鐵年會(huì)，2017：15 －39.