淺談廢氣治理系統(tǒng)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著國(guó)家對(duì)企業(yè)環(huán)保指標(biāo)的日趨嚴(yán)格，廢氣及粉塵治理備受重視。然而由于環(huán)境治理設(shè)備往往不直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，因此除了設(shè)計(jì)生產(chǎn)所需耗費(fèi)成本外，從能源消耗到設(shè)備管理都會(huì)對(duì)企業(yè)產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。如果設(shè)計(jì)選型合理，達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)也能通過(guò)節(jié)能降耗降低運(yùn)行成本。上海領(lǐng)津環(huán)境技術(shù)有限公司基于近年來(lái)廢氣及粉塵治理凈化設(shè)備的設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)實(shí)踐，總結(jié)了一些與廢氣和粉塵治理設(shè)備設(shè)計(jì)節(jié)能相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。

選擇治理工藝之前首先要對(duì)治理目標(biāo)的場(chǎng)地、空間、環(huán)境、工況等全面了解，例如某工廠需對(duì)并行一列的六間車間生產(chǎn)所排污染物進(jìn)行治理，因此需對(duì)六間車間通過(guò)負(fù)壓風(fēng)機(jī)引風(fēng)至室外一總管進(jìn)行后續(xù)治理，但對(duì)工況詳細(xì)了解后發(fā)現(xiàn)六間車間從不同時(shí)工作，每次至多四間同時(shí)工作，因此在每間車間的分管設(shè)置蝶閥，不工作的車間便將蝶閥關(guān)閉，由于變頻與工況互鎖，故設(shè)備運(yùn)行可根據(jù)實(shí)際產(chǎn)能自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行功率，此為系統(tǒng)節(jié)能降耗的優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)重要思路。

再如，上例中，由于六間車間位于廠房同一側(cè)，廢氣處理設(shè)備擺放位置應(yīng)優(yōu)先選擇該側(cè)中部位置，使管網(wǎng)均布，降低沿程阻力，相比較于簡(jiǎn)單的末端擺放設(shè)計(jì)，可大幅度降低動(dòng)力機(jī)組能耗。

風(fēng)機(jī)幾乎是廢氣治理系統(tǒng)中的必備品，選型適宜也能相應(yīng)降低系統(tǒng)能耗。風(fēng)機(jī)所需配用電機(jī)功率 ，式中：N為風(fēng)機(jī)所需配用電機(jī)功率，W;Q為風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/h;P為風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，Pa;η為風(fēng)機(jī)的全壓效率;ηm為風(fēng)機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)效率;K為電動(dòng)機(jī)容量安全系數(shù)。由公式可知，處理相同風(fēng)量時(shí)風(fēng)機(jī)所消耗的理論功率與風(fēng)機(jī)風(fēng)壓成正比。風(fēng)機(jī)風(fēng)壓過(guò)于富余將使風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn)移至風(fēng)量增大方向而遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，引起系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)速過(guò)大，加劇管道磨損。廠方對(duì)于這種情況往往用關(guān)小閥門的方法來(lái)減少能源浪費(fèi)、減輕管道磨損，但風(fēng)機(jī)閥門關(guān)得越小，風(fēng)機(jī)效率越低，電機(jī)效率越低，造成浪費(fèi)。因此風(fēng)機(jī)選型時(shí)要選用合適的風(fēng)壓，不能過(guò)小以致整套設(shè)備運(yùn)行效率達(dá)不到目標(biāo)，也不能過(guò)大以致造成上述浪費(fèi)的情況。

風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的確定是以設(shè)備管網(wǎng)最不利環(huán)路阻力為依據(jù)的，因此在設(shè)計(jì)管網(wǎng)時(shí)，降低最不利環(huán)路阻力是系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)，可通過(guò)以下方法來(lái)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(shè)計(jì)、計(jì)算變得方便，但由于延長(zhǎng)了管道的長(zhǎng)度，增加了彎頭數(shù)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(duì)于慣用的r=D的90°彎頭，查局部阻力系數(shù)表可知，r=D時(shí)，ζ=0.22，而r=1.5D時(shí)，ζ=0.15，可見(jiàn)r=1.5D時(shí)局部阻力系數(shù)下降了約32%，當(dāng)彎頭數(shù)量很多時(shí)，這個(gè)數(shù)值將更為可觀。

3.利用三通減小最不利環(huán)路阻力。根據(jù)局部阻力系數(shù)表可知，三通的局部阻力系數(shù)在滿足一定條件時(shí)為負(fù)值，這就意味著經(jīng)過(guò)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(dòng)能轉(zhuǎn)移給低速氣流，使低速氣流獲得的能量高于其經(jīng)過(guò)三通時(shí)的能量損失。因此在設(shè)計(jì)中使與最不利環(huán)路相匯合的氣流流速增加，就可以減少最不利環(huán)路的壓力損失。

4.優(yōu)先選用15°~45°而非60°的三通。相同參數(shù)的情況下，60°三通的局部阻力系數(shù)約是30°三通的2倍。支管宜從主管的上面或側(cè)面連接。能用四通時(shí)盡量不用2個(gè)三通串接。四通的局部阻力系數(shù)一般均比三通小，與2個(gè)串接的三通相比則小的更多。

5.位于風(fēng)機(jī)附近排風(fēng)量大的排風(fēng)點(diǎn)，不宜和遠(yuǎn)處排風(fēng)量小的排風(fēng)點(diǎn)合為一個(gè)除塵系統(tǒng)，否則會(huì)增大系統(tǒng)總阻力。

工業(yè)粉塵及廢氣治理是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，治理工程的實(shí)施涉及到多門學(xué)科，每一項(xiàng)工程都有一定的特殊性，每一種治理工藝和技術(shù)都有一定的局限性，因此在工程設(shè)計(jì)與工藝選型方面需慎之又慎，首要保證達(dá)到治理目標(biāo)，其次注重過(guò)程中的節(jié)能降耗。工業(yè)粉塵及廢氣治理凈化設(shè)備的節(jié)能問(wèn)題涉及面廣，上述也僅為上海領(lǐng)津環(huán)境技術(shù)有限公司的近階段總結(jié)，惟愿拋磚引玉。

編輯：張偉