阻力平衡器在除尘管网的应用.doc

阻力平衡器在除尘管网中的应用
1．阻力平衡器的重要性
集中式除尘系统往往包含几十个甚至上百个吸尘罩，管网呈枝状，支管数量很多，各支管间形成并联管路。管网设计时应做风量和阻力平衡计算，即各支管所分配的风量与设计风量相一致，并联支管间的流体流动阻力阻力损失基本相等，阻力损失计算值的相对差额不宜超过10％。否则，除尘系统将会存在很多问题甚至失去功能，主要表现在：
1）、部分吸尘罩抽风量过小，达不到尘源控制效果；
2）、部分吸尘罩抽风量过大，物料被大量抽走；
3）、部分支管风速过小，粉尘在管内沉降，造成管道堵塞；
4）、部分支管风速过大，造成管道磨损严重。
可见，保障并联管路风量分配和阻力平衡至关重要。所谓阻力平衡，实际上是并联管路中，在计算阻力值小的支路上增设流体阻尼元件的措施，常用阻尼元件有调节阀门和阻力平衡器。
通过调整阀门开度来改变支路的流动阻力，从而达到阻力平衡，这种方式在管径较小的支路上可以采用。但是，当支路管径较大时不宜采用，其主要原因是：
1）、大口径阀门电动或气动操作，价格较高；
2）、阀门只在除尘系统调试时操作，一旦调试完成后，基本不在操作，使用率很低；
3）、调节阀门通常采用碟阀或插板阀，使用时存在偏流现象，磨损及漏风严重；
4）、调节阀门调试后长期不再操作，因锈蚀或粉结等原因无法动作，形同虚设；
5）、阀门数量多时，项目投资显著增加。
由此可以看出，阀门作为除尘管路流体阻尼元件并非理想选择，而采用阻力平衡器则表现出良好的优越性，这是由其结构和成本所决定的。
2. 阻力平衡器结构
阻力平衡器由壳体、内管、固定环、法兰组成，结构如图1所示：

图1：阻力平衡器结构示意图
平衡阻力器在管路合适的位置通过法兰与管道相连接，也可采用焊接。内管通过固定环焊接在壳体中央，内管内径d2根据并联管路节点计算阻力的差值来确定。不难看出，阻力平衡器具有以下特点：
1）、结构简单，制作安装方便；
2）、流体流经阻力平衡器时，发生突然缩小和突然扩大，产生局部阻力，增阻效应明显；
3）、成本和价格低廉，不需要电动或者气动控制；
4）、避免了流体偏流现象，耐磨性良好；
5）、由于内管直径经过管网系统阻力平衡计算确定，相对阀门调节，省去了烦琐的管网调试工作量；
6）、相对阀门调节，省去了检修、操作平台的设置，节约投资。
3. 阻力平衡器工作原理与设计
阻力平衡器是利用孔板的节流原理，通过产生流动局部阻力来达到调整管路阻力的目的。
阻力平衡器的工作原理如图2所示：

图2：阻力平衡器工作原理示意图
阻力平衡器的设计，实质上是在管道横截面积A1、管道平均风速v1以及需要增阻值ΔP已知的条件下，通过计算平衡阻力器的阻力系数，从而计算出内管截面积A2（或内径d2）。
根据文献[2]流体力学知识，阻力平衡器设计局部阻力系数计算公式为：

式中：ζ-----阻力平衡器设计局部阻力系数；
ΔP-----并联管路节点流动阻力计算差值，Pa；
ρ-----介质密度，Kg/m3；
ν-----阻力平衡器所在支路流体流速，m/s。
由以上计算可以得出平衡阻力器设计阻力系数，根据文献[1]内管截面积A2可通过以下经验公式来计算：

式中：
ζ-----阻力平衡器设计局部阻力系数；
A1-----管道截面积，m2；
A2-----阻力平衡器内管截面积，m2。
4．阻力平衡器使用注意事项
由于阻力平衡器自身的结构特点，决定了其在使用过程中会有一些特定的要求。
1）、阻力平衡器结构和尺寸一旦确定是不能进行调节的，这要求我们在进行除尘管网系统设计时，必须对管网进行精确的阻力平衡计算。
2）、由于阻力平衡器的不可调节性，要求设计人员在管网发生变更时，应对整个系统管网重新进行阻力平衡计算，并对所有阻力平衡器重新进行校核计算。
3）、对改造的除尘系统要慎重使用阻力平衡器，因为改造项目往往受现场条件的制约，设计资料可能不够全面，会出现较多的设计变更，可能会带来阻力平衡器结构和尺寸的变化。建议在改造工程中，将阻力平衡器和调节阀配合使用，在大管径支路上使用阻力平衡器进行宏观调节，在各抽风点的小支路上使用手动风量调节阀，这样可避免使用较大口径电动阀门，从而节约成本。
4）、对粉尘磨琢性较大的除尘系统，使用阻力平衡器应注意做防磨处理，而对于粉尘磨琢性小的除尘系统则不构成主要问题。