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      一種自調(diào)節(jié)管束除霧器裝置的實(shí)驗(yàn)研究

      2022-03-23 03:43:54尹成任凱任軒
      中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 2022年1期
      關(guān)鍵詞:平均速度風(fēng)門測量點(diǎn)

      尹成,任凱,任軒

      (西安西礦環(huán)??萍加邢薰荆靼?710075)

      目前,國家對污染物排放的把控越來越嚴(yán)格,對水泥廠脫硫塔而言,提高脫硫效率和消除白煙刻不容緩[1]。管束脫硫除霧器是一種能極大提高脫硫除霧效率的裝置,而管束除霧器離心葉片角度需對應(yīng)一個最佳風(fēng)速,當(dāng)水泥廠出現(xiàn)減產(chǎn),煙氣量減少時,管束的風(fēng)速就達(dá)不到除霧器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),可能造成含石膏漿液的煙氣在管束內(nèi)的離心速度減小,降低除霧除塵效率。針對上述問題,本文設(shè)計(jì)了一種自調(diào)節(jié)風(fēng)門,用以在煙氣量減少時,自發(fā)地關(guān)閉一部分脫硫管束,使其他脫硫管束的風(fēng)速能達(dá)到管束除霧器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),從而提高脫硫除霧效率。

      1 實(shí)驗(yàn)概況

      1.1 實(shí)驗(yàn)臺系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)原理

      實(shí)驗(yàn)時,在實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行相關(guān)改造,使其具備可調(diào)風(fēng)門實(shí)驗(yàn)條件,具體操作為:將原實(shí)驗(yàn)臺設(shè)備出口去掉,顯示出管束出口,然后將可調(diào)風(fēng)門的蓋板等安裝在管束出口處。實(shí)驗(yàn)臺有管束4 個,按照順時針編號為1—4 號管束,其中1 號管束作為風(fēng)速的標(biāo)定管束,方便后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理。

      實(shí)驗(yàn)臺模型見圖1,管束位置編號示意見圖2,自調(diào)節(jié)風(fēng)門的結(jié)構(gòu)見圖3。

      圖1 實(shí)驗(yàn)臺模型

      圖2 管束位置編號

      圖3 自調(diào)節(jié)風(fēng)門的結(jié)構(gòu)

      自調(diào)節(jié)風(fēng)門的原理:自調(diào)節(jié)風(fēng)門裝置是通過彈簧彈力及蓋板自重為整個裝置提供恢復(fù)力,當(dāng)風(fēng)速達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)速時,彈簧蓋板被沖開,雙氣旋增效器正常工作;當(dāng)風(fēng)速低于設(shè)計(jì)風(fēng)速時部分蓋板關(guān)閉,從而提高其他脫硫管束的風(fēng)量,讓雙氣旋增效器達(dá)到設(shè)計(jì)工作風(fēng)速。

      1.2 測量儀器

      手持熱敏式風(fēng)速儀,其使用參數(shù)見表1。

      表1 使用參數(shù)

      1.3 實(shí)驗(yàn)方案

      按圖4 將管束沿半徑方向等距分為5 個點(diǎn),作為風(fēng)速的測量點(diǎn),以這5 個點(diǎn)至圓心的距離分別做圓可將管束平面分為4 個環(huán)面,在管束1 某一標(biāo)定風(fēng)速下,分別測量管束1—4 內(nèi)5 個測量點(diǎn)的風(fēng)速的最大值與最小值,可求得各個測量點(diǎn)的平均風(fēng)速V1—V5、4 個環(huán)面面積為S1—S4,然后可根據(jù)以下公式加權(quán)計(jì)算各個環(huán)面的平均速度及整個管束平面的平均速度[2]:

      圖4 測點(diǎn)方案

      環(huán)面平均速度Vi=(Vi+Vi+1)/2

      管束平面平均速度

      將可調(diào)風(fēng)門蓋板安裝在管束1 出口處,此時再次測量管束1—4 的各個測量點(diǎn)風(fēng)速,記錄并計(jì)算上述平均速度,與其沒有安裝可調(diào)風(fēng)門蓋板工況下的各個風(fēng)速進(jìn)行對比。

      管束1 標(biāo)定速度有6 個,要做實(shí)驗(yàn)的總工況共12個,需測量有效風(fēng)速數(shù)據(jù)480 組。將所測得數(shù)據(jù)分別填入表2 中,計(jì)算各個工況下管束的平均速度。

      表2 各工況下管束的平均速度(單位:m/s)

      1.4 具體實(shí)驗(yàn)測量步驟

      給管束1 標(biāo)定某一風(fēng)速,在此風(fēng)速下,使用手持熱敏風(fēng)速儀分別測量管束2—4 各個測量點(diǎn)的風(fēng)速,并做記錄。將可調(diào)風(fēng)門蓋板安裝在管束1 出口處,此時蓋板會有一定的張開角度,在此情況下再次測量管束1—4 各個測量點(diǎn)的風(fēng)速,并做記錄。最后將所測得的有效數(shù)據(jù)填入表格中,計(jì)算得出各管束的平均速度(管束1 加蓋板和不加蓋板)。

      管束1 共有6 個標(biāo)定速度:2.33m/s、3.33m/s、5.06m/s、6.11m/s、7.03m/s、8.37m/s。分別測量此6 個標(biāo)定速度共12 個工況下(管束1 加蓋板和不加蓋板)各管束中各測量點(diǎn)的風(fēng)速。

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

      經(jīng)過實(shí)驗(yàn),所得各個工況下數(shù)據(jù)見圖5—圖10。

      圖5 管束1 標(biāo)定速度為2.33m/s 工況

      圖6 管束1 標(biāo)定速度為3.33m/s 工況

      圖7 管束1 標(biāo)定速度為5.06m/s 工況

      圖8 管束1 標(biāo)定速度為6.11m/s 工況

      圖9 管束1 標(biāo)定速度為7.03m/s 工況

      圖10 管束1 標(biāo)定速度為8.37m/s 工況

      由圖5—圖10 可知,標(biāo)定管束(管束1)裝有自調(diào)節(jié)風(fēng)門裝置、風(fēng)速在6m/s(含)以下時,其余管束(管束2、3、4)風(fēng)量提高較為明顯,具體如下:

      不加蓋原管束平均風(fēng)速

      加蓋管束平均風(fēng)速

      標(biāo)定速度為2.33m/s 的工況下,風(fēng)量提高15.6%;標(biāo)定速度為3.33m/s 的工況下,風(fēng)量提高10%;標(biāo)定速度為5.06m/s 的工況下,風(fēng)量提高8%。風(fēng)速在6m/s 以上時,主要驗(yàn)證管束風(fēng)速在多大的情況下,蓋板(2mm厚的亞克力+扭簧)可以完全打開。

      自調(diào)節(jié)風(fēng)門的優(yōu)勢:能根據(jù)總煙氣量自發(fā)地調(diào)節(jié)脫硫管束的風(fēng)速,不用人為控制;制造成本較低,能大范圍推廣;安裝方便,省工省時。

      自調(diào)節(jié)風(fēng)門的缺陷:主要由彈簧提供恢復(fù)力,所以蓋板不能完全打開或封閉,泄漏的少量煙氣可能造成排放超標(biāo);由彈簧及蓋板自重提供的恢復(fù)力隨著時間推移會有所降低,從而導(dǎo)致蓋板不能及時回落,有蓋板的管束會泄漏煙氣,同時也會影響其余管束風(fēng)速,導(dǎo)致管束除霧效率降低等。

      3 結(jié)語

      經(jīng)實(shí)驗(yàn)對比可知,自調(diào)節(jié)風(fēng)門裝置具有一定提高管束工作風(fēng)速的作用,當(dāng)風(fēng)速達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)速時,彈簧蓋板被沖開,雙氣旋增效器正常工作;當(dāng)風(fēng)速低于設(shè)計(jì)風(fēng)速時部分蓋板關(guān)閉,通過提高其他脫硫管束的風(fēng)量,讓管束達(dá)到設(shè)計(jì)工作風(fēng)速,但是由于蓋板無法完全關(guān)閉或者打開,導(dǎo)致有蓋板的管束會有一定的煙氣泄漏,對整體的除霧效率有一定影響。

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