摘 要：風機是冶煉廠中常用的一項設(shè)備，其對冶煉廠的運行、生產(chǎn)情況會造成直接影響。但是，從大量冶煉廠的運行情況來看，多數(shù)冶煉廠中的風機在實際運行過程中都存在壓力偏高、風量不高等現(xiàn)象，這將會對風機運行，以及冶煉廠的生產(chǎn)造成不良影響，針對該現(xiàn)象，應(yīng)當做好相應(yīng)的分析工作，對風機出口管路系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，從而使風機的性能能夠滿足冶煉廠運行與生產(chǎn)過程中具體需求。

關(guān)鍵詞：冶煉廠；風機出樓；優(yōu)化改造

中圖分類號：TH43 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0305-02

前 言

某冶煉廠中的風機在具體應(yīng)用過程中，長期受風量不足問題的影響，對冶煉廠的生產(chǎn)造成了不良影響。冶煉廠的工作人員與風機供應(yīng)商進行溝通，協(xié)調(diào)分析，最終決定優(yōu)化前后風機出口管路系統(tǒng)的CFD流場模擬，通過分析優(yōu)化后的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后，出口阻力明顯減小，依據(jù)該優(yōu)化結(jié)果，進行改造，確保風機在應(yīng)用過程中能夠發(fā)揮良好的作用。

1 分析風機應(yīng)用過程中存在的問題

某冶煉廠中應(yīng)用的風機的主要參數(shù)如下：體積流量大小為：345800m3/h，煙氣是氣體的介質(zhì)，全壓大小為98800Pa，進氣的溫度約為99.8℃。

將風機投入到冶煉廠中，通過一段時間的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，其在運行過程中存在分量不夠，壓力偏高情況，這在一定程度上對冶煉廠運行過程中的產(chǎn)能造成了較為嚴重的制約。通過對風機的設(shè)計應(yīng)用情況進行分析，最終認定風機在應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題的主要原因是，實際運行工況與設(shè)計點存在較大誤差。在具體分析過程中，為判斷該分析結(jié)果是否正確，在現(xiàn)場對風機進行了測試，測量工作點狀態(tài)下，風機流量與進出口的具體壓力差情況，通過測量如下：實際流量值與設(shè)計值相比，低了接近18.8%，而壓力則高出了約5.85%。

通過對冶煉廠中的風機進行進一步分析可以發(fā)現(xiàn)，風機出口管路的直管段較短，這極有可能影響風機在實際運行過程中的具體性能。正常來說，風機出口段長度不得小于100%有效管路長度，在具體設(shè)計過程中，若直管段未達到該長度，在問題分析期間，應(yīng)當考慮由于直管段過短，從而導致系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生附加阻力，對風機的性能造成不良影響[1]。

通過對冶煉廠中的該風機進行分析可以斷定，出口流速約為22.8m/s，100%有效管路長度為3.8倍管徑長度，而從實際情況來看，風機出口直接管段長度僅為主管直徑的1.45倍，僅為有效長度的為38.16%，由此可見，風機在實際運行過程中，管路系統(tǒng)面臨著大量的附加阻力損失，這也就造成風機運行過程中，無法滿足冶煉廠的生產(chǎn)需求。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在問題分析過程中，如果僅對局部阻力和沿程阻力進行計算，出口管路的實際損失為371.5Pa；但是，分析期間，如果考慮系統(tǒng)附加阻力，此時出口管的損失將會進一步加大了，會達到671.8Pa。而如果在具體設(shè)計過程中，只對管道沿程阻力損失和局部阻力損失情況進行考慮，忽視因為風機出口直管過短，從而引起的附加阻力損失，這勢必會對冶廠中應(yīng)用的風機的具體運行造成不良影響[2]。

2 風機出口管路系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方案

為了降低風機運行過程中附加阻力損失，從而實現(xiàn)對風機出口管理的合理優(yōu)化，結(jié)合冶煉廠現(xiàn)場管路的具體布置情況，適當?shù)难娱L風機出口直管段，最終使其能夠達到有效管路長度的100%，完成該項操作后，在利用45°彎頭同后續(xù)管道進行連接，完成對管路的合理優(yōu)化[3]。通過該方式完成相應(yīng)的優(yōu)化后，對出口管路損失進行計算，最終可以確定，管理的損失僅為418.5Pa，與優(yōu)化前損失671.8Pa相比，改良效果十分明顯。

3 仿真分析

在實際分析過程中，通過對CFD計算軟件進行應(yīng)用，完成對流程的仿真分析，通過該方式對出口管路的實際優(yōu)化效果進行驗證，將優(yōu)化前后的風機出口管路與風機進行合理連接，同時在該過程中，應(yīng)當對風機及出口管理系統(tǒng)進行整體流場計算。

在問題具體分析過程中，為了確保最終分析結(jié)果的合理性與準確性，應(yīng)當對三維建模軟件進行應(yīng)用，從而完成對風機以及風機出口管路的三維建模，建模期間應(yīng)當分別構(gòu)建風機模型、未優(yōu)化時的風機系統(tǒng)模型，以及經(jīng)過優(yōu)化后的風機系統(tǒng)模型。

進行計算網(wǎng)格時，對分塊四面體網(wǎng)格進行應(yīng)用，對管路以及分級進行分別的網(wǎng)格劃分。針對近壁面處的網(wǎng)絡(luò)要采用加密處理，未進行優(yōu)化時，風機出口管路網(wǎng)格的總數(shù)約為74800，而進行優(yōu)化后，風機出口管路網(wǎng)格的總數(shù)達到了約128800，風機網(wǎng)絡(luò)的總數(shù)達到了約1109800。完成網(wǎng)格劃分后，應(yīng)當將風機網(wǎng)格與優(yōu)化前后的出口管路網(wǎng)格進行合理連接，最終形成一個整體，完成完成優(yōu)化改造。

完成相應(yīng)的優(yōu)化操作后，對風機中截面的總分布情況進行對比分析，通過分析可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后，變徑關(guān)內(nèi)的進出口總壓的分布更加接近，同時風機中的支管面的總壓的分布情況變得更加均勻合理，同時分離區(qū)也變的更小[4]。造成該項現(xiàn)象的主要原因是，通在對風機出口管路系統(tǒng)進行優(yōu)化后，出口管路中，變徑管后直管段將會變得更長，此時變徑管出口出的氣流則可以有足長的距離完成相應(yīng)的摻混操作，這樣就使氣流在進入到支管前變得更加均勻，達到減小直觀內(nèi)分離的目的，從而降低風機在實際運行過程中的流動損失。

綜上所述，通過對優(yōu)化后的管路進行應(yīng)用，能夠有效減少風機出口路徑內(nèi)的流動分離情況，最大程度低管路在實際運行過程中遭受到的阻力損失，從而使風機的性能能夠得到進一步改善，使風機的性能與系統(tǒng)的實際運行情況更加匹配，時運行點與設(shè)計點更加接近，提高風機運行的合理性[5]。

4 優(yōu)化后風機在冶煉廠中的具體應(yīng)用效果

對出口管路優(yōu)化設(shè)計方案數(shù)值模擬和公式計算，最終結(jié)果都表明，通過相應(yīng)的優(yōu)化后，管路處遭受到阻力損失減少十分明顯，這對于提高風機的在運行過程中的舉流量來說有著重要意義。在該冶煉廠中，依據(jù)制定的優(yōu)化方案，對出口管理進行優(yōu)化改造，完成相應(yīng)的改造后，對運行工況下的風機，進行再一次的測試，通過測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，改造后與改造前進行對比，風機流量上升了約18.5%，基本處于設(shè)計點狀態(tài)，優(yōu)化風機取得良好效果十分顯著，并且也解決了風機在實際運行過程中，風量不足的情況[6]。通過優(yōu)化后，該冶煉廠的風機在實際運行過程中并未出現(xiàn)問題，同時各類指標參數(shù)也都達到了系統(tǒng)工藝在具體設(shè)計時的要求，為工藝系統(tǒng)運行的的安全性與合理性提供了強有力的保障。

5 結(jié)束語

通過對煉廠風機的運行情況進行分析，通過合理的方式，對風機出口管路系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，最終得到以下結(jié)論：

（1）風機出口管路對風機氣動性能會造成較大影響，在實際設(shè)計過程中，風機出口直管段長度不得小于100%有效管路長度，如果小于該值，則在分析過程中，應(yīng)當對直管段過短引起的系統(tǒng)附加阻力進行充分考慮。

（2）風機在是運行過程中，系統(tǒng)附加阻力損失，從實際上看，管路系統(tǒng)進出口不均勻氣流遇到阻力后，由于氣流本身發(fā)生波動，出現(xiàn)了不均勻情況，從而引起了不必要的損失。而在風機中，可以通過延長風機進出口直管段的方式，能夠降低系統(tǒng)中存在的附加阻力，甚至可以將其完全消除。

（3）風機出口管路過短，將會導致系統(tǒng)中出現(xiàn)附加阻力，這將會對風機的運行造成不良影響，導致流量下降，造成產(chǎn)能不足。因此，通過管路優(yōu)化，消除系統(tǒng)附加阻力，并且依據(jù)優(yōu)化結(jié)果，解決風機流量不足現(xiàn)狀。

參考文獻

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收稿日期：2018-4-21

作者簡介：李少全（1984-），男，助理工程師，大專，主要從事工程施工管理（設(shè)備、非標制安）工作。