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

尹成，任凱，任軒

（西安西礦環(huán)保科技有限公司，西安 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(gè)最佳風(fēng)速，當(dāng)水泥廠出現(xiàn)減產(chǎn)，煙氣量減少時(shí)，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(shí)，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(tái)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(tái)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(tái)有管束4 個(gè)，按照順時(shí)針編號(hào)為1—4 號(hào)管束，其中1 號(hào)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(tái)模型見圖1，管束位置編號(hào)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(tái)模型

圖2 管束位置編號(hào)

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(gè)裝置提供恢復(fù)力，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，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(shí)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(gè)點(diǎn)，作為風(fēng)速的測量點(diǎn)，以這5 個(gè)點(diǎn)至圓心的距離分別做圓可將管束平面分為4 個(gè)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(gè)測量點(diǎn)的風(fēng)速的最大值與最小值，可求得各個(gè)測量點(diǎn)的平均風(fēng)速V1—V5、4 個(gè)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(gè)環(huán)面的平均速度及整個(gè)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(shí)再次測量管束1—4 的各個(gè)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(gè)風(fēng)速進(jìn)行對比。

管束1 標(biāo)定速度有6 個(gè)，要做實(shí)驗(yàn)的總工況共12個(gè)，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(gè)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(gè)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(shí)蓋板會(huì)有一定的張開角度，在此情況下再次測量管束1—4 各個(gè)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(gè)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(gè)標(biāo)定速度共12 個(gè)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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)。

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(shí)間推移會(huì)有所降低，從而導(dǎo)致蓋板不能及時(shí)回落，有蓋板的管束會(huì)泄漏煙氣，同時(shí)也會(huì)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(shí)，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(shí)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(huì)有一定的煙氣泄漏，對整體的除霧效率有一定影響。