尹成，任凱，任軒

（西安西礦環(huán)?？萍加邢薰?，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)一個最佳風(fēng)速，當(dāng)水泥廠出現(xiàn)減產(chǎn)，煙氣量減少時，管束的風(fēng)速就達(dá)不到除霧器的設(shè)計標(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)計了一種自調(diào)節(jié)風(fēng)門，用以在煙氣量減少時，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)計標(biāo)準(zhǔn)，從而提高脫硫除霧效率。

1 實驗概況

1.1 實驗臺系統(tǒng)及實驗原理

實驗時，在實驗臺上進行相關(guān)改造，使其具備可調(diào)風(fēng)門實驗條件，具體操作為：將原實驗臺設(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。實驗臺有管束4 個，按照順時針編號為1—4 號管束，其中1 號管束作為風(fēng)速的標(biāo)定管束，方便后續(xù)實驗數(shù)據(jù)的整理。

實驗臺模型見圖1，管束位置編號示意見圖2，自調(diào)節(jié)風(fēng)門的結(jié)構(gòu)見圖3。

圖1 實驗臺模型

圖2 管束位置編號

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裝置提供恢復(fù)力，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到設(shè)計風(fēng)速時，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)計風(fēng)速時部分蓋板關(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 實驗方案

按圖4 將管束沿半徑方向等距分為5 個點，作為風(fēng)速的測量點，以這5 個點至圓心的距離分別做圓可將管束平面分為4 個環(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 個測量點的風(fēng)速的最大值與最小值，可求得各個測量點的平均風(fēng)速V1—V5、4 個環(huán)面面積為S1—S4，然后可根據(jù)以下公式加權(quán)計算各個環(huán)面的平均速度及整個管束平面的平均速度[2]：

圖4 測點方案

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，此時再次測量管束1—4 的各個測量點風(fēng)速，記錄并計算上述平均速度，與其沒有安裝可調(diào)風(fēng)門蓋板工況下的各個風(fēng)速進行對比。

管束1 標(biāo)定速度有6 個，要做實驗的總工況共12個，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，計算各個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 具體實驗測量步驟

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 各個測量點的風(fēng)速，并做記錄。將可調(diào)風(fēng)門蓋板安裝在管束1 出口處，此時蓋板會有一定的張開角度，在此情況下再次測量管束1—4 各個測量點的風(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 個標(biāo)定速度共12 個工況下（管束1 加蓋板和不加蓋板）各管束中各測量點的風(fēng)速。

2 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過實驗，所得各個工況下數(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，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，主要驗證管束風(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。

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)力隨著時間推移會有所降低，從而導(dǎo)致蓋板不能及時回落，有蓋板的管束會泄漏煙氣，同時也會影響其余管束風(fēng)速，導(dǎo)致管束除霧效率降低等。

3 結(jié)語

經(jīng)實驗對比可知，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)計風(fēng)速時，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)計風(fēng)速時部分蓋板關(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)致有蓋板的管束會有一定的煙氣泄漏，對整體的除霧效率有一定影響。