論暖風噴射機組在高大廠房采暖中的應用

高鳳枝 張春輝

中車齊齊哈爾交通裝備有限公司 黑龍江 齊齊哈爾 161002

前言

貨車分廠西側(cè)廠房長342米，寬24米，高為13.5米，東側(cè)原東露天跨長120米、寬20米，是大型鉚焊加工車間。靠熱水采暖和焦炭爐供熱，室內(nèi)溫度-5℃，不能滿足生產(chǎn)要求，為保證室內(nèi)溫度達到10℃指標，提高工作環(huán)境及焊接環(huán)境溫度，建線達標美化環(huán)境要求改造增設采暖系統(tǒng)。

1 高大廠房采暖設備系統(tǒng)方案比較

高大廠房條件：上部天車，吊裝件大不允許占有廠房有效空間；墻體上布置的電氣柜、風包等較多，墻體上可布置采暖設備空間有限；工作區(qū)因有氣體保護焊，要求風速小于1m/s，熱媒為0.2MPa蒸汽，噪聲≤80dB（A）。

1.1 熱水采暖系統(tǒng)

由于廠房的散熱量大，需要在兩側(cè)墻體上都布置散熱器才能滿足廠房工藝溫度要求，而墻體上其他設備布置較多，沒有布置散熱器空間，水管太多、系統(tǒng)過大，熱水采暖系統(tǒng)方案造價需要550萬元，造價高，被否決。

1.2 崗位送風采暖系統(tǒng)

方案采用小型暖風機循環(huán)系統(tǒng)，掛在車間高度2米以下墻體上，直接吹向工作區(qū)，將會使工作區(qū)的風速超過氣體保護焊小于1.0m/s的速度，暖風機數(shù)量較多，與工藝線交叉，對通道、工藝設備產(chǎn)生障礙，系統(tǒng)不美觀，被否決。

1.3 集中送風暖風噴射采暖系統(tǒng)方案

此系統(tǒng)是由大型暖風噴射機組、靜壓箱和噴嘴等組成，室內(nèi)空氣經(jīng)暖噴裝置加熱后由噴嘴吹出熱風向空間供熱，使工作區(qū)處于回流區(qū)，風速小于1m/s。暖風機組直接掛在墻上或依墻就地安裝，占地面積較小，10608平方米的貨車廠房暖風噴射機組僅占7.5平方米。與傳統(tǒng)的管道送風暖風系統(tǒng)相比減去了送風的通風管道，與熱水采暖相比減少了散熱器所以大大減少造價，造價250萬元，系統(tǒng)布局合理，不影響工藝生產(chǎn)，運行費用低，外形美觀，占地面積小，調(diào)節(jié)性好，熱惰性小、升溫快、設備簡單，所以經(jīng)多級評審最終被采納。

2 集中送風暖風噴射采暖系統(tǒng)工程設計

沿長度方向58個軸，軸間距6米，沿寬度方向5個軸，軸間距6米。要求2米以下為工作區(qū)，風速小于1m/s，室內(nèi)溫度tn=10℃±1。

2.1 集中送風氣流組織和設備確定

根據(jù)房間大小、幾何形狀和生產(chǎn)工藝風速要求，采用扇形送風或安裝高度高的平行射流，因扇形射流屬于分散射流，特點是沿射流方向速度衰減較快，對要求室內(nèi)空氣流速不能太大，換氣量較大場合，扇形射流比較適宜。安裝高度高的平行射流可以使工作區(qū)的風速減小，可以滿足工藝要求

根據(jù)廠房分布特點，棚車鋼結(jié)構(gòu)線工段，采用扇形射流在長度方向上靠一側(cè)布置3臺暖風噴射機組；老中梁在長度方向上平行射流對吹裝2臺暖風噴射機組；東露天跨采用扇形射流在長度方向上兩側(cè)各布置1臺暖風噴射機組。

系統(tǒng)循環(huán)方式：從機組下部回風，經(jīng)過機組加熱段后再經(jīng)過送風口（配置調(diào)節(jié)閥）、風管路、靜壓箱、噴嘴將熱風向下28度角送入工作區(qū)之上，使工作區(qū)處于回流區(qū)。其噴嘴高度6.5米，射程30～50米，詳見噴嘴設計計算。

經(jīng)計算，此高大廠房采暖所需熱負荷為2696kW，取安全系數(shù)1.17，選用暖風噴射機組的總熱量3154kW，根據(jù)氣流組織和廠房布置結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝需要，選用3臺FBR-600型、2臺FBR-420型、2臺FBR-375型。

其中FBR-600型：送風量為36000m3/h，加熱量560kW、噴嘴5個、直徑650mm、風速6.5m/s、換氣次數(shù)1.51t/h、送風50℃、射程35米；FBR-420型：送風量為25000m3/h，加熱量387kW，噴嘴1個、直徑800mm、風速12.87m/s、換氣次數(shù)5.2t/h、送風50℃、射程60米；FBR-375型：送風量為22500m3/h，加熱量350kW、噴嘴5個、直徑600mm、風速4.5m/s、換氣次數(shù)1.4t/h、送風55℃、射程35米。

2.2 集中扇形送風、等溫射流及噴嘴的計算：

（1）流水工段計算。長234米、寬24米、面積5616平方米、散熱量1570千瓦。根據(jù)生產(chǎn)工藝，工作地帶最大平均回流速度V1=0.6m/s，射流末端最小平均回流速度V2=0.15m/s，做支管上圓噴嘴，用十五個送風口集中三點扇形送風，送風口距地面6.5米處28度角送風。則查表得射流作用距離無因次數(shù)X10.3，送風口的紊流系數(shù)a=0.10，射流半徑R=39米。計算符合設計規(guī)范。

取管徑d0為650毫米，則送風口出風速度：V06.5m/s, 循環(huán)次數(shù)n=294V12/X12V0Rx=1.51次/h，送風溫度t0=tn+Q/cPρPLm=50℃每股射流空氣量L=nV/3600m=7670m3/h。

（2）原東露天跨計算。長120米、寬20米、高14米，面積2400平方米、散熱量550千瓦。根據(jù)生產(chǎn)工藝，工作地帶最大V1=0.3m/s，V2=0.15m/s，做支管上圓噴嘴，用十個送風口集中兩點扇形送風，送風口距地面5米處28度角送風。則查表得射流作用距離無因次數(shù)是0.25，送風口的紊流系數(shù)a=0.10，射流半徑R=40米。

2.3 集中平行送風、等溫射流及噴嘴的計算：

長度l108米、寬度24米、面積2592平方米、體積35000立方米散熱量576千瓦。根據(jù)生產(chǎn)工藝，工作地帶最大平均回流速度V1=0.4m/s，V2=0.07m/s，做普通圓噴嘴，用兩個送風口在兩點平行送風，送風口距地面6.5米處28度角送風。則查表得射流作用距離的無因次數(shù)是0.385，送風口的紊流系數(shù)a=0.08。以下計算滿足工藝條件。

射流作用半徑Lx52m，循環(huán)次數(shù)n1.4次/h，每股射流空氣量 L6.52m3/h，送風口d0取800mm 送風溫度t042℃ 送風口出風速度V012.8m/s。

2.4 工程實測結(jié)果

竣工驗收時，進行了全面工程測試，在距每個噴嘴距離為x=4.8米處分別設置4個測點，在正常生產(chǎn)下，對溫度場、速度場、噪音進行了測試。

（1）溫度場。工作區(qū)域內(nèi)，溫度在10-12℃范圍內(nèi)；工作區(qū)域外，高度每增加1℃左右。

（2）速度場。噴嘴口處氣流的平均速度為0.1-0.5m/s，射流末端風速≤1m/s。

（3）噪音。暖風噴射機組的噪音在生產(chǎn)情況下低于工藝設備的噪音，非生產(chǎn)情況下，在距暖風機噴射機組1米高度處，測得噪音≤72dB（A）。

3 結(jié)束語

（1）實踐證明，對某一高度以下區(qū)域有采暖要求的高大廠房，采用暖風噴射機組是一種經(jīng)濟、實用、節(jié)能、有效的方式。

（2）采用噴嘴噴射流送風，可以滿足高大空間遠距離送風的需求；建議將普通圓噴嘴改成球型風口，效果會更佳。