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阻力平衡器在除尘管网中的应用中钢集团天澄环保科技股份有限公司孙军军常丽摘要：本文通过对在除尘系统中作为流体阻尼元件的阻力平衡器和调节阀门的对比分析，阐述了除尘管网中采用阻力平衡器的意义，并对阻力平衡器的结构、工作原理和设计计算进行了介绍，最后强调了阻力平衡器使用时应注意的事项。关键词：除尘管网阻力阻力平衡器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：22P＝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：212A＝（-1）A式中：210.0430.571.1AA＝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。参考文献[1]周谟仁.流体力学泵与风机.北京：中国建筑工业出版社，1994[2]冶金工业部建设协调司，中国冶金建设协会.钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，1996.12