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浅析人造板生产中风送系统的节能措施

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摘要:指出了随着科技的进步和工业水平的不断提高,人造板机械设备技术水平也在不断的革新,人造板工业的节能问题受到越来越广泛的关注。阐述了人造板行业中能耗现状,分析了人造板生产中风系统在人造板生产节能中的意义,并探讨了人造板生产中风送系统的节能措施

关键词:人造板;节能;风送系统

1人造板行业能耗现状

人造板工业以可再生、可回收和可生物降解的木材、竹材、农作物秸秆等生物质材料为原料,为木材制品生产、房屋建造、装饰装修等行业提供基础原材料,由于其生产、加工、使用过程能源消耗低,具有低碳、绿色经济特征,被列为环境友好型低碳产业,在可持续利用森林资源、发展循环经济战略中具有重要地位;在带动农民增收、吸纳农村剩余劳动力、拉动关联产业发展、改善生态环境和维护木材安全方面具有重要作用。

在人造板行业的发展过程中,节能降耗一直是一个十分受关注的课题,很多专家对此展开了研究。截至20世纪末,西方国家在节能降耗方面取得突出的进步,无论是可再生能源、石化类能源还是电能源,其消耗率都呈下降趋势。15年前,美国能源部、林产品工业以及科研机构,曾就如何提高资源科再生能力降低损耗率问题发起“2020议程”的活动,提出了提高资源科再生能力降低损耗率方面的详细规划与设计,通过创新的技术来改进目前的能源消耗问题,期望到2020年能源降低率达到50%。

节能减耗已成为一个世界性的议题,而我国的人造板行业如何在这一议题中做出努力及改变,将成为今后人造板发展的研究方向之一。这就需要人造板行业在进行生产技术改造的同时加强工作管理,更要重视人造板机械的节能降耗程度,在降低能源消耗率、改善社会环境方面贡献一份力量。

2风送系统在人造板生产节能中的意义

在人造板的生产过程中,风送系统在物料的运送和环境的保护方面发挥着不可替代的作用,与此同时,也是耗能较多的设备之一。据统计,风送系统在中密度纤维板生产的成套设备中,耗能一般达到20%左右,在开机的情况下即使是空载,也会耗损能量。研究和实践表明,风送系统中的各组成部件对系统造成不同程度的影响,从而影响节能降耗。

(1)输送管道。包括直管、三通、弯头等,如果设计不当,会使系统压损增加,从而导致整套系统运行所需的功率增加,即能耗增大。

对于输送管道基本要求焊缝平整,内壁光滑,采用法兰连接管道,在连接处要加密封圈,以防漏气。三通、弯头要选择合理形式,设计的角度越小越好,尽量降低气流汇合时产生的压损。

(2)风机。风机是系统的关键设备,它直接影响整个系统的工作效果。由于项目规模、工艺及场地条件的不同,生产线布置也随之而异,因此,生产线中的风送系统的设计也各有不同。在目前的设计中,多数情况都是根据设备厂家提供的系统参数设计的,选择的风机要在固定的状态下能够进行快速运转,达到最佳的运输或除尘效果。但是,在生产过程中,并不是所有设备会同时在运行,这样就出现风机运行的实际风量小于计算风量,出现大量的耗电现象。

(3)除尘器。目前行业内除尘器的类型主要有:各种结构型式的旋风分离器、袋式除尘器和组合式分离装置。各种装置均有其适用的对象、场合和分离条件。在设计系统时,应根据要求处理的对象特性、混合气流浓度以及环境排放要求等,确定分离的方案、再根据风送系统的计算参数,确定分离装置类型及规格。在工程实际设计中,分离装置方案设计与选型不当也是造成输送系统电能的浪费的原因之一。

导致人造板生产过程中的风送系统高耗能的因素除了以上提到的输送管道、风机和除尘器等方面的耗能外,风送系统设计时系统参数的不合理,生产管理制度不够完善,亦是导致能源浪费的因素。

3风送系统在设计和使用中的节能措施

鉴于目前我国风送系统在人造板生产中能耗现状和存在的问题,从风送系统的设计和使用这两个环节挖掘节能潜力,意义重大。

3.1优化设计,降低能耗

在风送系统运行过程中,系统的压力损失直接作用于整套系统的功率,压力损失越大功率越高。因此,在风送系统设计时需在保证系统运行效果的同时,尽可能的降低压力损失,是降低能耗的最直接的措施。设计中气流速度、阻力系数、混合浓度的选定对压力损失的影响很大。

气流在直管中所受到的阻力称为沿程阻力,在其余构建或部件中所受到的阻力称为局部阻力,在气体流量一定的情况下,管道中所有的阻力都与管道中气流的速度成正比,因此,过高的输送速度会造成系统的功率消耗较大的增加,则意味着风机的电能消耗也将增加,设计时应考虑具体系统,在保障输送顺畅的情况下选取较低的气流速度,有利于节能。

设计中阻力系数的取值范围在0.018~0.038之间,取值越大管路的计算阻力越大,因此在确保系统的使用效果的同时,尽量减小该值。

此外,对于风送系统而言,混合浓度的高低也影响到整套系统的能耗。对于输送一定的物料量,混合浓度低意味着要消耗更多的气流量。反之,浓度的增高导致气流消耗量的减少,但管路阻力系数随着浓度的增高而略有增大。所以在设计时也要根据物料情况及运输方式选取合适的混合浓度,将能耗降到最低。

3.2完善风机调节方式

风机作为风送系统中的主要设备,能否降低其耗能是风送系统节能的关键,以调节风量为例,如果风送系统的风量大小为运动极限的90%和80%时,风机的理论能耗将会有所下降,大约下降了27.1%和48.8%,这时,电能消耗量将会是原来的一半左右。所以在实际应用中应根据不同的生产工艺要求调节风机使其在低能耗下应对各种实际工况。风机调节方式主要分为机械调节和转速调节。

3.2.1机械调节

目前,普遍应用的机械装置来控制风机流量的有:入口导向挡板、入口百叶挡板、出口挡板和蝴蝶闸阀等。主要原理是利用调节风门开度的方法来改变管网的负载特性,从而达到调节流量的目的。

随着技术的进步,出现一种称为进气预旋调节即VSR调节方式,该方式对风机的容量可调性好,可完全避免风机在极小流量时的喘振现象,调节过程中风机压降相对平缓,故在减少供气量的同时可以兼顾对风机压力的需求,维护和保养工作量极小,调节效率比一般的导叶调节高7%~9%,比蝶阀、闸阀高10%~12%以上。采用VSR调节时,风机的转速保持不变,但因能适时改变风机流量便可使电机电流下降而大量节电。如风机在70%负荷下工作时,节电率可达15%~20%。

3.2.2转速调节

从另一角度来看,若想达到最佳的节能效果,调整风机转速也是一种行之有效的途径。通过调整风机的转速来调节风机流量,实质是通过减少流体动力来节电。此外,通过调节风机速度,还能够降低噪音污染,风机的叶轮磨损情况也会随之大大改善,延长使用时间,既环保又经济。

转速调节的方式具有多样化特性,一般可以通过液力耦合器、电磁滑差调速电机、双速电机、晶闸管串级调速装置及变频调速装置等等。其中变频调速的调节效率高、调速范围大,性能最佳,在电机风速调节上运用广泛,它是根据设备运行情况调整风速的大小,使得风速不是一直保持在正常范围内运转,在短时间内也可以处于额定外的速度运转,从而节省用电资源。

3.3定期对系统进行维护和管理

风送管道因长期配合着生产线使用会磨损、锈蚀,这样不但会造成气流和粉尘泄漏污染环境,影响除尘或输送效果,也会造成风机电能的空耗,因此建设单位应重视管路的维护与管理。

风机的维护应定期补充轴承用油,叶轮及叶片的磨损结垢情况等,若长期不予维护会增大风机的运行负荷,增加能耗。

袋式除尘器通常以压缩空气进行清灰,压缩空气水分造成粉尘“粘袋”,滤袋需要定期清洗或更换。否则,不仅影响除尘效果,而且增加除尘器的阻力,从而造成电能消耗。所以定期的维护及合理的管理是风送系统的节电措施中不可或缺的一部分。

4结语

我国是一个工业大国,工业生产水平也日趋完善,不容忽视的是,我国工业生产的能源消耗量也在逐渐增大,因此,人们对人造板生产中风送系统的耗电问题也必须重视起来。分析并总结人造板风送系统中存在的耗能问题,根据其特点找出解决这些耗能问题的有效措施,从风送设备方面考虑人造板生产节能的意义,完善并优化人造板工业中的风送系统设计,使得风送系统的节电效果更显著,从根本上解决人造板生产中风送系统的耗电问题,实现人造板生产的节能化。

对于人造板行业的节能减排,首先就应考虑节约电能,而通过以上的分析从风送除尘系统出发研究节约电能的方法是行之有效的。在我国资源消耗日趋严重的今天,完善人造板风送系统中的节电措施,使电机在运转的过程中尽可能多地减少电能的损耗,实现国家资源的节约,从而有效实现节约型社会和环保型社会的共同构建。

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