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摘 要：风机是冶炼厂中常用的一项设备，其对冶炼厂的运行、生产情况会造成直接影响。但是，从大量冶炼厂的运行情况来看，多数冶炼厂中的风机在实际运行过程中都存在压力偏高、风量不高等现象，这将会对风机运行，以及冶炼厂的生产造成不良影响，针对该现象，应当做好相应的分析工作，对风机出口管路系统进行优化改造，从而使风机的性能能够满足冶炼厂运行与生产过程中具体需求。
关键词：冶炼厂；风机出楼；优化改造
中图分类号：TH43 文献标识码：A 文章編号：1004-7344（2018）15-0305-02
前 言
某冶炼厂中的风机在具体应用过程中，长期受风量不足问题的影响，对冶炼厂的生产造成了不良影响。冶炼厂的工作人员与风机供应商进行沟通，协调分析，最终决定优化前后风机出口管路系统的CFD流场模拟，通过分析优化后的结果可以发现，优化后，出口阻力明显减小，依据该优化结果，进行改造，确保风机在应用过程中能够发挥良好的作用。
1 分析风机应用过程中存在的问题
某冶炼厂中应用的风机的主要参数如下：体积流量大小为：345800m3/h，烟气是气体的介质，全压大小为98800Pa，进气的温度约为99.8℃。
将风机投入到冶炼厂中，通过一段时间的应用可以发现，其在运行过程中存在分量不够，压力偏高情况，这在一定程度上对冶炼厂运行过程中的产能造成了较为严重的制约。通过对风机的设计应用情况进行分析，最终认定风机在应用过程中出现问题的主要原因是，实际运行工况与设计点存在较大误差。在具体分析过程中，为判断该分析结果是否正确，在现场对风机进行了测试，测量工作点状态下，风机流量与进出口的具体压力差情况，通过测量如下：实际流量值与设计值相比，低了接近18.8%，而压力则高出了约5.85%。
通过对冶炼厂中的风机进行进一步分析可以发现，风机出口管路的直管段较短，这极有可能影响风机在实际运行过程中的具体性能。正常来说，风机出口段长度不得小于100%有效管路长度，在具体设计过程中，若直管段未达到该长度，在问题分析期间，应当考虑由于直管段过短，从而导致系统在运行过程中产生附加阻力，对风机的性能造成不良影响[1]。
通过对冶炼厂中的该风机进行分析可以断定，出口流速约为22.8m/s，100%有效管路长度为3.8倍管径长度，而从实际情况来看，风机出口直接管段长度仅为主管直径的1.45倍，仅为有效长度的为38.16%，由此可见，风机在实际运行过程中，管路系统面临着大量的附加阻力损失，这也就造成风机运行过程中，无法满足冶炼厂的生产需求。
通过分析可以发现，在问题分析过程中，如果仅对局部阻力和沿程阻力进行计算，出口管路的实际损失为371.5Pa；但是，分析期间，如果考虑系统附加阻力，此时出口管的损失将会进一步加大了，会达到671.8Pa。而如果在具体设计过程中，只对管道沿程阻力损失和局部阻力损失情况进行考虑，忽视因为风机出口直管过短，从而引起的附加阻力损失，这势必会对冶厂中应用的风机的具体运行造成不良影响[2]。
2 风机出口管路系统优化设计方案
为了降低风机运行过程中附加阻力损失，从而实现对风机出口管理的合理优化，结合冶炼厂现场管路的具体布置情况，适当的延长风机出口直管段，最终使其能够达到有效管路长度的100%，完成该项操作后，在利用45°弯头同后续管道进行连接，完成对管路的合理优化[3]。通过该方式完成相应的优化后，对出口管路损失进行计算，最终可以确定，管理的损失仅为418.5Pa，与优化前损失671.8Pa相比，改良效果十分明显。
3 仿真分析
在实际分析过程中，通过对CFD计算软件进行应用，完成对流程的仿真分析，通过该方式对出口管路的实际优化效果进行验证，将优化前后的风机出口管路与风机进行合理连接，同时在该过程中，应当对风机及出口管理系统进行整体流场计算。
在问题具体分析过程中，为了确保最终分析结果的合理性与准确性，应当对三维建模软件进行应用，从而完成对风机以及风机出口管路的三维建模，建模期间应当分别构建风机模型、未优化时的风机系统模型，以及经过优化后的风机系统模型。
进行计算网格时，对分块四面体网格进行应用，对管路以及分级进行分别的网格划分。针对近壁面处的网络要采用加密处理，未进行优化时，风机出口管路网格的总数约为74800，而进行优化后，风机出口管路网格的总数达到了约128800，风机网络的总数达到了约1109800。完成网格划分后，应当将风机网格与优化前后的出口管路网格进行合理连接，最终形成一个整体，完成完成优化改造。
完成相应的优化操作后，对风机中截面的总分布情况进行对比分析，通过分析可以发现，优化后，变径关内的进出口总压的分布更加接近，同时风机中的支管面的总压的分布情况变得更加均匀合理，同时分离区也变的更小[4]。造成该项现象的主要原因是，通在对风机出口管路系统进行优化后，出口管路中，变径管后直管段将会变得更长，此时变径管出口出的气流则可以有足长的距离完成相应的掺混操作，这样就使气流在进入到支管前变得更加均匀，达到减小直观内分离的目的，从而降低风机在实际运行过程中的流动损失。
综上所述，通过对优化后的管路进行应用，能够有效减少风机出口路径内的流动分离情况，最大程度低管路在实际运行过程中遭受到的阻力损失，从而使风机的性能能够得到进一步改善，使风机的性能与系统的实际运行情况更加匹配，时运行点与设计点更加接近，提高风机运行的合理性[5]。
4 优化后风机在冶炼厂中的具体应用效果
对出口管路优化设计方案数值模拟和公式计算，最终结果都表明，通过相应的优化后，管路处遭受到阻力损失减少十分明显，这对于提高风机的在运行过程中的举流量来说有着重要意义。在该冶炼厂中，依据制定的优化方案，对出口管理进行优化改造，完成相应的改造后，对运行工况下的风机，进行再一次的测试，通过测试结果可以发现，改造后与改造前进行对比，风机流量上升了约18.5%，基本处于设计点状态，优化风机取得良好效果十分显著，并且也解决了风机在实际运行过程中，风量不足的情况[6]。通过优化后，该冶炼厂的风机在实际运行过程中并未出现问题，同时各类指标参数也都达到了系统工艺在具体设计时的要求，为工艺系统运行的的安全性与合理性提供了强有力的保障。
5 结束语
通过对炼厂风机的运行情况进行分析，通过合理的方式，对风机出口管路系统进行优化改造，最终得到以下结论：
（1）风机出口管路对风机气动性能会造成较大影响，在实际设计过程中，风机出口直管段长度不得小于100%有效管路长度，如果小于该值，则在分析过程中，应当对直管段过短引起的系统附加阻力进行充分考虑。
（2）风机在是运行过程中，系统附加阻力损失，从实际上看，管路系统进出口不均匀气流遇到阻力后，由于气流本身发生波动，出现了不均匀情况，从而引起了不必要的损失。而在风机中，可以通过延长风机进出口直管段的方式，能够降低系统中存在的附加阻力，甚至可以将其完全消除。
（3）风机出口管路过短，将会导致系统中出现附加阻力，这将会对风机的运行造成不良影响，导致流量下降，造成产能不足。因此，通过管路优化，消除系统附加阻力，并且依据优化结果，解决风机流量不足现状。
参考文献
[1]张永福，许怀鹏.超净排脱硫改造风机和烟道振动分析及对策[J].冶金动力，2018（05）：46～48.
[2]徐红灿，滕予非，王晓茹.基于重复和准比例谐振复合的直驱风机网侧变流器控制策略[J].电力系统保护与控制，2018（4）：1～8.
[3]张 亮，席光耀，饶 杰，等.某冶炼厂硫酸系统风机事故分析及改进措施[J].通用机械，2015（10）：54～56.
[4]高 飞.冶炼烟气制酸厂二氧化硫风机的选用研究[J].有色设备，2013（03）：32～34.
[5]李占才.冶炼厂风机动平衡工艺技术分析[J].科技创新与应用，2012（25）：76～77.
[6]靳遵龙，李水云，雷珮云，等.矩形微道道内单相液体湍流对流流动与换热数值研究[J].压力容器，2013，30（5）：7～12，69.
收稿日期：2018-4-21
作者简介：李少全（1984-），男，助理工程师，大专，主要从事工程施工管理（设备、非标制安）工作。
关键词：冶炼厂；风机出楼；优化改造
中图分类号：TH43 文献标识码：A 文章編号：1004-7344（2018）15-0305-02
前 言
某冶炼厂中的风机在具体应用过程中，长期受风量不足问题的影响，对冶炼厂的生产造成了不良影响。冶炼厂的工作人员与风机供应商进行沟通，协调分析，最终决定优化前后风机出口管路系统的CFD流场模拟，通过分析优化后的结果可以发现，优化后，出口阻力明显减小，依据该优化结果，进行改造，确保风机在应用过程中能够发挥良好的作用。
1 分析风机应用过程中存在的问题
某冶炼厂中应用的风机的主要参数如下：体积流量大小为：345800m3/h，烟气是气体的介质，全压大小为98800Pa，进气的温度约为99.8℃。
将风机投入到冶炼厂中，通过一段时间的应用可以发现，其在运行过程中存在分量不够，压力偏高情况，这在一定程度上对冶炼厂运行过程中的产能造成了较为严重的制约。通过对风机的设计应用情况进行分析，最终认定风机在应用过程中出现问题的主要原因是，实际运行工况与设计点存在较大误差。在具体分析过程中，为判断该分析结果是否正确，在现场对风机进行了测试，测量工作点状态下，风机流量与进出口的具体压力差情况，通过测量如下：实际流量值与设计值相比，低了接近18.8%，而压力则高出了约5.85%。
通过对冶炼厂中的风机进行进一步分析可以发现，风机出口管路的直管段较短，这极有可能影响风机在实际运行过程中的具体性能。正常来说，风机出口段长度不得小于100%有效管路长度，在具体设计过程中，若直管段未达到该长度，在问题分析期间，应当考虑由于直管段过短，从而导致系统在运行过程中产生附加阻力，对风机的性能造成不良影响[1]。
通过对冶炼厂中的该风机进行分析可以断定，出口流速约为22.8m/s，100%有效管路长度为3.8倍管径长度，而从实际情况来看，风机出口直接管段长度仅为主管直径的1.45倍，仅为有效长度的为38.16%，由此可见，风机在实际运行过程中，管路系统面临着大量的附加阻力损失，这也就造成风机运行过程中，无法满足冶炼厂的生产需求。
通过分析可以发现，在问题分析过程中，如果仅对局部阻力和沿程阻力进行计算，出口管路的实际损失为371.5Pa；但是，分析期间，如果考虑系统附加阻力，此时出口管的损失将会进一步加大了，会达到671.8Pa。而如果在具体设计过程中，只对管道沿程阻力损失和局部阻力损失情况进行考虑，忽视因为风机出口直管过短，从而引起的附加阻力损失，这势必会对冶厂中应用的风机的具体运行造成不良影响[2]。
2 风机出口管路系统优化设计方案
为了降低风机运行过程中附加阻力损失，从而实现对风机出口管理的合理优化，结合冶炼厂现场管路的具体布置情况，适当的延长风机出口直管段，最终使其能够达到有效管路长度的100%，完成该项操作后，在利用45°弯头同后续管道进行连接，完成对管路的合理优化[3]。通过该方式完成相应的优化后，对出口管路损失进行计算，最终可以确定，管理的损失仅为418.5Pa，与优化前损失671.8Pa相比，改良效果十分明显。
3 仿真分析
在实际分析过程中，通过对CFD计算软件进行应用，完成对流程的仿真分析，通过该方式对出口管路的实际优化效果进行验证，将优化前后的风机出口管路与风机进行合理连接，同时在该过程中，应当对风机及出口管理系统进行整体流场计算。
在问题具体分析过程中，为了确保最终分析结果的合理性与准确性，应当对三维建模软件进行应用，从而完成对风机以及风机出口管路的三维建模，建模期间应当分别构建风机模型、未优化时的风机系统模型，以及经过优化后的风机系统模型。
进行计算网格时，对分块四面体网格进行应用，对管路以及分级进行分别的网格划分。针对近壁面处的网络要采用加密处理，未进行优化时，风机出口管路网格的总数约为74800，而进行优化后，风机出口管路网格的总数达到了约128800，风机网络的总数达到了约1109800。完成网格划分后，应当将风机网格与优化前后的出口管路网格进行合理连接，最终形成一个整体，完成完成优化改造。
完成相应的优化操作后，对风机中截面的总分布情况进行对比分析，通过分析可以发现，优化后，变径关内的进出口总压的分布更加接近，同时风机中的支管面的总压的分布情况变得更加均匀合理，同时分离区也变的更小[4]。造成该项现象的主要原因是，通在对风机出口管路系统进行优化后，出口管路中，变径管后直管段将会变得更长，此时变径管出口出的气流则可以有足长的距离完成相应的掺混操作，这样就使气流在进入到支管前变得更加均匀，达到减小直观内分离的目的，从而降低风机在实际运行过程中的流动损失。
综上所述，通过对优化后的管路进行应用，能够有效减少风机出口路径内的流动分离情况，最大程度低管路在实际运行过程中遭受到的阻力损失，从而使风机的性能能够得到进一步改善，使风机的性能与系统的实际运行情况更加匹配，时运行点与设计点更加接近，提高风机运行的合理性[5]。
4 优化后风机在冶炼厂中的具体应用效果
对出口管路优化设计方案数值模拟和公式计算，最终结果都表明，通过相应的优化后，管路处遭受到阻力损失减少十分明显，这对于提高风机的在运行过程中的举流量来说有着重要意义。在该冶炼厂中，依据制定的优化方案，对出口管理进行优化改造，完成相应的改造后，对运行工况下的风机，进行再一次的测试，通过测试结果可以发现，改造后与改造前进行对比，风机流量上升了约18.5%，基本处于设计点状态，优化风机取得良好效果十分显著，并且也解决了风机在实际运行过程中，风量不足的情况[6]。通过优化后，该冶炼厂的风机在实际运行过程中并未出现问题，同时各类指标参数也都达到了系统工艺在具体设计时的要求，为工艺系统运行的的安全性与合理性提供了强有力的保障。
5 结束语
通过对炼厂风机的运行情况进行分析，通过合理的方式，对风机出口管路系统进行优化改造，最终得到以下结论：
（1）风机出口管路对风机气动性能会造成较大影响，在实际设计过程中，风机出口直管段长度不得小于100%有效管路长度，如果小于该值，则在分析过程中，应当对直管段过短引起的系统附加阻力进行充分考虑。
（2）风机在是运行过程中，系统附加阻力损失，从实际上看，管路系统进出口不均匀气流遇到阻力后，由于气流本身发生波动，出现了不均匀情况，从而引起了不必要的损失。而在风机中，可以通过延长风机进出口直管段的方式，能够降低系统中存在的附加阻力，甚至可以将其完全消除。
（3）风机出口管路过短，将会导致系统中出现附加阻力，这将会对风机的运行造成不良影响，导致流量下降，造成产能不足。因此，通过管路优化，消除系统附加阻力，并且依据优化结果，解决风机流量不足现状。
参考文献
[1]张永福，许怀鹏.超净排脱硫改造风机和烟道振动分析及对策[J].冶金动力，2018（05）：46～48.
[2]徐红灿，滕予非，王晓茹.基于重复和准比例谐振复合的直驱风机网侧变流器控制策略[J].电力系统保护与控制，2018（4）：1～8.
[3]张 亮，席光耀，饶 杰，等.某冶炼厂硫酸系统风机事故分析及改进措施[J].通用机械，2015（10）：54～56.
[4]高 飞.冶炼烟气制酸厂二氧化硫风机的选用研究[J].有色设备，2013（03）：32～34.
[5]李占才.冶炼厂风机动平衡工艺技术分析[J].科技创新与应用，2012（25）：76～77.
[6]靳遵龙，李水云，雷珮云，等.矩形微道道内单相液体湍流对流流动与换热数值研究[J].压力容器，2013，30（5）：7～12，69.
收稿日期：2018-4-21
作者简介：李少全（1984-），男，助理工程师，大专，主要从事工程施工管理（设备、非标制安）工作。