淺談廢氣治理系統布局的優化設計

時間：2016-10-31 09:34

來源：上海領津環境技術有限公司

隨著國家對企業環保指標的日趨嚴格，廢氣及粉塵治理備受重視。然而由于環境治理設備往往不直接產生經濟效益，因此除了設計生產所需耗費成本外，從能源消耗到設備管理都會對企業產生一定經濟負擔。如果設計選型合理，達標排放的同時也能通過節能降耗降低運行成本。上海領津環境技術有限公司基于近年來廢氣及粉塵治理凈化設備的設計及運行維護實踐，總結了一些與廢氣和粉塵治理設備設計節能相關的經驗。

選擇治理工藝之前首先要對治理目標的場地、空間、環境、工況等全面了解，例如某工廠需對并行一列的六間車間生產所排污染物進行治理，因此需對六間車間通過負壓風機引風至室外一總管進行后續治理，但對工況詳細了解后發現六間車間從不同時工作，每次至多四間同時工作，因此在每間車間的分管設置蝶閥，不工作的車間便將蝶閥關閉，由于變頻與工況互鎖，故設備運行可根據實際產能自動調節運行功率，此為系統節能降耗的優化設計的一個重要思路。

再如，上例中，由于六間車間位于廠房同一側，廢氣處理設備擺放位置應優先選擇該側中部位置，使管網均布，降低沿程阻力，相比較于簡單的末端擺放設計，可大幅度降低動力機組能耗。

風機幾乎是廢氣治理系統中的必備品，選型適宜也能相應降低系統能耗。風機所需配用電機功率，式中：N為風機所需配用電機功率，W;Q為風機的風量，m3/h;P為風機的風壓，Pa;η為風機的全壓效率;ηm為風機的機械傳動效率;K為電動機容量安全系數。由公式可知，處理相同風量時風機所消耗的理論功率與風機風壓成正比。風機風壓過于富余將使風機運行的工況點移至風量增大方向而遠離設計工況點，引起系統風量、風速過大，加劇管道磨損。廠方對于這種情況往往用關小閥門的方法來減少能源浪費、減輕管道磨損，但風機閥門關得越小，風機效率越低，電機效率越低，造成浪費。因此風機選型時要選用合適的風壓，不能過小以致整套設備運行效率達不到目標，也不能過大以致造成上述浪費的情況。

風機風壓的確定是以設備管網最不利環路阻力為依據的，因此在設計管網時，降低最不利環路阻力是系統節能的基礎，可通過以下方法來減小阻力：

1.管道布置盡量避免橫平豎直。橫平豎直雖然使設計、計算變得方便，但由于延長了管道的長度，增加了彎頭數量或加大了彎頭角度，造成管道沿程壓力損失和局部壓力損失增大。

2.加大彎頭曲率半徑。對于慣用的r=D的90°彎頭，查局部阻力系數表可知，r=D時，ζ=0.22，而r=1.5D時，ζ=0.15，可見r=1.5D時局部阻力系數下降了約32%，當彎頭數量很多時，這個數值將更為可觀。

3.利用三通減小最不利環路阻力。根據局部阻力系數表可知，三通的局部阻力系數在滿足一定條件時為負值，這就意味著經過三通后氣體的單位能量增加，兩股流速不同的氣流匯合后，高速氣流將一部分動能轉移給低速氣流，使低速氣流獲得的能量高于其經過三通時的能量損失。因此在設計中使與最不利環路相匯合的氣流流速增加，就可以減少最不利環路的壓力損失。

4.優先選用15°~45°而非60°的三通。相同參數的情況下，60°三通的局部阻力系數約是30°三通的2倍。支管宜從主管的上面或側面連接。能用四通時盡量不用2個三通串接。四通的局部阻力系數一般均比三通小，與2個串接的三通相比則小的更多。

5.位于風機附近排風量大的排風點，不宜和遠處排風量小的排風點合為一個除塵系統，否則會增大系統總阻力。

工業粉塵及廢氣治理是一個較為復雜的過程，治理工程的實施涉及到多門學科，每一項工程都有一定的特殊性，每一種治理工藝和技術都有一定的局限性，因此在工程設計與工藝選型方面需慎之又慎，首要保證達到治理目標，其次注重過程中的節能降耗。工業粉塵及廢氣治理凈化設備的節能問題涉及面廣，上述也僅為上海領津環境技術有限公司的近階段總結，惟愿拋磚引玉。

編輯：張偉

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