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通风机应用中不节能的若干问题

张云田/中国铝业国际沈阳铝镁设计研究院    

摘要:对通风机应用中的选型设计常见通病进行了分析;介绍了前苏联试验研究输气载尘对通风机性能的影响;对引进英国的高温风机载尘的节能效果进行了验证及应用分析;简介了日本老厂改造低效集尘风机的节能效果。评述了引风机高温载尘进气条件下的不节能的若干问题。提出了选型设计的节能原则,使用风机的节能措施。

关键词:通风机;应用;节能

中图分类号:TH43    文献标识码:B

Several Problems of Non Energy-saving in the Application of Fans

Abstract: In this paper, the common problems in the fan’s selection and design are analyzed. The influence of dust containing gas transport on fan’s performance researched in the former Soviet Union is introduced. The energy-saving effect of dust containing in high-temperature fan imported from Britain on fan’s performance is verified and analyzed. The energy-saving effect of inefficient dust-collecting fan reconstructed by Japan old plant is briefly introduced. Several problems of non energy-saving in fans under the inlet condition with high-temperature containing dust are reviewed. The energy-saving principle of type selection and design is pointed out and the energy-saving measures for fan are adopted.

Key words: fan; application; energy-saving

1  通风机应用中不节能问题的评述

1.1  选型设计中常见通病分析

1.1.1  通风机管网阻力计算不准确的影响

  实际通风除尘管道压力损失,由于某些原因都会与计算结果有所不同,这是不可避免的,因而设计规范中的计算最大允许误差为10%~15% 。任何忽视这种必要的程序计算,都将对通风机运行效能的发挥产生重大影响,必须给予高度重视。

  (1) 通风机管网阻力计算额定值不准确的原因:管网阻力计算的粗疏和采用阻力系数不够准确;不合理的配置系统有效半径;确定风机进气条件不真实;选型随意缺乏应有的准则;施工监理忽视施工过程中现场设计变更的影响等。都会使计算结果与实际损耗误差超过 30% 甚至更多,导致选型的额定性能与实际运行性能不匹配,结果实际运行性能发生改变。如果计算阻力比实际需要过大时,离心通风机运行引起流量增大,就会使实耗功率显著增加,其结果是全压内效率降低,还使电机额定功率易超载,存在烧电机的危险,但对笔直倾斜的全压曲线流量变化影响较小;反之必然引起运行流量减少,实耗功率随之降低,风机内效率下降。与此同时,由于流量减少,引起除尘系统风管内流速降低,促使粉尘沉降。这两种情况都会造成风机长期处于轻载低效不节能运行状态。

  (2) 通风机选型全压额定值不准确的后果:处理高温炉窑所排出的废气,如选型引风机的负压过大时,会破坏炉内正常热平衡,由于加大了引风量,使炉内温度下降而影响燃烧或加热,导致热源损失的能量增加;当引风机排送含尘废气,污染源处保持足够密闭形成的负压状态,能够有效地防止有害污染物扩散。如风机的负压过大时,不仅使各点污染源处吸走过多的物料引起增加耗损,还增加除尘管道磨损和增大处理量,使负压除尘器的料斗内棚料,引起卸料困难。为此在运行中被迫停机间断定时排料;此外,除尘器灰斗下部法兰盘处若吸入雨水和湿气还会使灰斗料板结,造成排料堵塞。

1.1.2  负荷波动的风机型式选择

  由于生产过程中工况能源和原料消耗的周期性变化,使炉内温度波动较大。因此引起出炉产生的烟气量变化达± 20%~30% ,引风机之所以不宜选用前向风机,是因为前向风机的功率曲线陡峭。当管网压力损失波动增大时,运行中的电机易超载,有被烧毁的危险,故应选用后向风机。

1.1.3 装机电容量的配备

  风机选择配用电机功率裕量不宜过大或过小,过大会造成电机经常处于轻载运行,使电机的功率因数降低,从而浪费电耗;反之会使电机经常处于超载运行,导致电机升温过高,绝缘易老化,使用寿命缩短,与此同时还可能造成难以启动。

1.1.4 风机连接管不规范的后果

  在诸多导致降低风机效率的原因中,风机进出口连接管不规范,经常被视为不重要却危害极大的因素。往往由于工程设计配置限制,被迫在风机进口装有直角弯管、单叶插板或蝶阀调节以及出口处装有逆向气流弯管,结果都会造成风机内效率显著降低。

  (1)文献[1]指出:“用BM75/1200型单吸离心通风机进口直接装90°弯管时,与通常该型风机产品出厂试验值相比,前者全压内效率降低12%”。其原因是急变流场使进气不均匀产生涡流,改变了出厂试验空气动力特性的缘故。如果不可避免时,正确连接法应在远离进口处安装带导流片的90°弯管之后,再将风机进气管加长3~6倍直径的平直长度。加长平直管后比仅装转向导流片还能多节电18%。

  (2)双吸入离心通风机进口如只装弯管不装转向导流片时,则会引起两侧进风量相差18%,造成对轴承的轴向推力过大,叶轮磨损不均,导致额定风量下降20%,使全压效率下降,浪费了电能[2]

  (3)离心通风机出口管的安装设计,只要注意做到按叶轮离心旋转方向,用顺向气流弯管取代逆向气流弯管。

  (4)轴流通风机的进、出口连接管和扩散器的效率,安装设计不规范都会使内效率降低。

1.1.5  不同型式通风机的合理启动

  离心通风机要求系统全关闭空载启动;轴流通风机要求系统全开启有载启动;高温风机在常温条件下启动时,由于空气受热体积膨胀,密度变小,风机产生压力低,所需功率比常温风机小很多,因此常温条件下启动应将系统全关闭空载启动。

1.1.6  正确对待通风机的联合工作

  通风机并联与串联工作时,由于风机性能要有所降低,运行工况复杂,因此一般尽量不采用。并联优先使用双吸入风机,因两台并联系统的压损过大时,起不到增加流量的作用。并联多台风机公用一台大型组合袋滤室时,对应袋滤室也应封闭,分隔成并联系统进行过滤。

  只有系统风量小,而压力高时,串联风机才是合理的。常见串联两台相同型号离心通风机的除尘器系统,一台载尘的风机进口管网负压输送,经除尘器净化后再串联另一台不载尘的风机进口管网负压输送排至大气。这两台串联风机的实际效率和实耗功率均不相等,不如采用两台不载尘的风机串联工作性能好。在以往许多工程中均有采用并联或串联风机的应用实例,但并没有现场实测去验证实际效率如何,值得引起重视和纠正。

1.1.7  风机进气温度确定虚高导致性能降低

  高温炉窑废气处理的除尘风机选型时,因选型确定进口气温不确切,而采用瞬时最高气温或大量漏风,引起急剧温降或盲目提高气温,造成实际运行中气温低于选型气温较多,结果造成运行风机内效率降低和功率增大,导致设计额定流量减少。例如某电解铝厂选用Y4-73型引风机,tj=200℃,ηtf=83% ,实际运行tj=100~150℃时,估计全压内效率只有30%~40% ;又如当高温输气管道采用砖砌,砼等材料的气密性较差,造成渗进冷风量达30%~50%,从而使管内气温下降过快,使风机运行的全压降低,流量和电耗增大,继而导致污染处设计抽风量减少30%。

1.1.8  滤袋单室过滤风量的划分不宜过大

  除尘系统的多室组合结构的袋滤室(又称袋房),常用逐室中断滤尘操作进行清灰作业,一般单室过滤风量(也是辅机清灰风机的风量)不宜超过每台主风机风量的20%,这样就不会导致运行中主风机内效率下降。由于过滤的过程中始终有一个单室滤袋组轮流在停风(停止过滤)进行清灰。因此停风单室的多余风量引起其它室增加,导致系统阻力增加,结果造成主风机风量减少,全压内效率下降。

  云南水口山矿务局杜式剑的设计实践1988年经验总结提出:“单室收尘过滤面积以不超过500m2为佳;第三铅冶炼厂新滤袋反吹清灰面积占总过滤面积的4%,使有效过滤总面积提高到95%以上。但是单室过滤面积过小,会使清灰机构复杂化,或过分延长清灰周期达不到清灰效果”。大型多室袋滤房,设多台清灰风机既可使主风机和清灰风机均达到节能,又能提高有效过滤总面积,同时也有利于自动控制。

  国外一些风机公司在供货的同时,要求用户提供例如风机进、出口连接管的合理配件订货图,无疑这是一种能有助于通风机高效率运行的有效方法。

1.2  载尘对通风机特性的影响及应用分析

1.2.1  载尘对通风机特性的影响

  (1)粉尘对风机特性线的影响

  文献[4]证实,通风机的流体载尘对风机的全压曲线走势无影响,由于风机载尘浓度和粉尘流量的影响,因而载尘风机实耗功率增大了。当两种气体含尘浓度不同流量相同比较中,风机载尘的功率曲线与风机清洁空气的功率曲线相比,前者走势明显上移使功率增大,与此同时载尘风机的全压效率曲线与清洁空气的全压效率曲线相比,前者走势显著下降而效率降低。

  (2)粉尘对流体阻力的影响

  由于流体载尘使管网压力损失增加,导致流体载尘使笔直倾斜的管网阻力特性线与无变化的载尘风机全压曲线相交点左移。与此同时载尘风机功率曲线平行在清洁空气功率曲线之上,致使载尘风机实耗功率不足而迫于减少,使效率下降,最终运行结果导致额定流量显著减少。

  (3)功率与压力损失的附加问题讨论

  文献[4]还提出了载尘风机增加功率与管网阻力附加值,笔者认为的欠缺说明载尘量数据的试验,也没有表明定量试验数据结果,只能作为定性说明。

  此外20世纪50年代的前苏联《暖通设计手册》和日本的井伊谷钢一主编的《滤袋除尘手册》(1976年)中,铃木昭明指出:“除尘工程输气管道设计的含尘浓度在30g/Nm3以下时,除尘管道压力损失的影响可忽略不计”。

  笔者认为:通风机在管网中工作时,由于叶轮转速、风机导流器可调叶片或进口导叶节流调节、输气温度、大气压力的改变,因此引起通风机特性线改变。但是试验和实践证明:输气含尘浓度Fjd>30g/Nm3的高载尘流量的增加会使通风机特性线发生急剧改变。

1.2.2  引进英国技术生产高温风机的节能验证

  (1)四平鼓风机厂于1984年从英国豪登公司引进BB24、BB50型两个系列的单吸和双吸高温离心通风机制造技术,叶轮为后向单板形,差动导叶和耐磨损[5],该厂生产的单吸高温(载尘)风机产品性能节能验证比较见表1。

  (2)重庆通用机器厂从英国豪登公司引进

  W6-29、W6-39型两个系列的单吸和双吸高温风机制造技术,叶轮为后向叶片,差动导叶调节、高强度及耐磨损[3],该厂生产的高温载尘风机产品性能节能验证比较见表1;该厂20世纪80年代生产的FW9-2×35型前向叶片双吸入离心通风机[6],用于水泥窑尾收尘的节能验证比较见表1。

  (3)北京风机二厂生产的用于水泥窑尾高温风机单、双吸4个系列,其中WDHZ型系列单吸高温(载尘)风机[3],其性能节能验证比较见表1。

1.2.3  对引进技术生产集尘风机的讨论

  (1)首先明确通风机产品试验的空气动力性能,给出绘制特性线或性能曲线的通风机输气介质是在标准状态的清洁空气;引风机和除尘风机为气温指定状态的微量含尘的烟气。

  (2)引进英国高温风机载尘的技术说明中:“BB50系列tj=20℃时,空气效率≥75%~81%;BB24系列tj=20℃时,空气效率≥80%~84%,该产品是提供水泥炉窑的高效节能风机。在含尘量较大,磨损较严重的条件下使用。其综合性能在世界同类产品中处领先地位,具有80年代世界先进水平”[5]

  高温风机载尘 Fjd=30~35g/Nm3时,性能表中没有说明全压内效率为多少,笔者验证qh/P=220~477时,风机载尘耗电量是非载尘的2~5.6倍,而载尘处理风量是非载尘风量的0.2~0.5倍。因此不能用空气效率代替载尘风机效率。另外,重庆厂引进技术的产品中,其低含尘量的载尘风机电耗仍然很高,当Fjd=0.15,0.2,0.9g/Nm3时,耗电量P/qh=2.45 ,1.65,3.86kW/(km3·h-1),分析其耗电大的原因可能由于叶轮忽视应用高强度材料,为了“形态强化”与“热弱化”而过多补焊加强件,引起叶轮质量和转动惯量剧增及气流增加阻力所造成的结果。

  (3)我国工业硅和铁合金矿热电炉的超微细硅粉收尘,吉林临江硅铝合金厂[7]于2001年从挪威铁合金ELKEM ASA 公司引进除尘工程回收微硅粉副产品所用设备的增密装置和大型组合正压袋滤室。它是除尘过滤回收工程的核心技术,其新型滤袋为特氟纶/玻纤组合的超薄覆膜过滤材料。它是现代过滤技术中超微细粉尘烟气净化的新颖技术。其特点滤袋采用“表面过滤”技术,不同于常规使用“深层过滤”技术。因两种过滤机理与清灰方式不同,应认真总结“表面过滤”应用中秘密专门技术。但是工程设计效仿ELKEM ASA公司正压滤袋引风机载尘,采用国产并联4台Y6-49型高温风机载尘很不可取,值得研究。

1.2.4  日本改造低效集尘风机的节能效果[8]

  德永健二载文指出:在日本钢铁、水泥、造纸、电炉厂的集尘引风机,使用中已有用高效叶轮改装百余台低效(54%~68%)风机的实例。20世纪80年代前后将集尘风机改装为三元流动的全部焊接制造的叶轮,叶轮以20个叶片,β2A=90°为标准型。当需要小升压能力时,则β2A=75°等改进措施。生产现场施工日期以3~4天为期限,有的一日施工完毕一台,经技术改造运行检测结果有明显的节能效果。笔者验证流量改造前后由200~450(m3·h-1)/kW提高到250~720(m3·h-1)/kW,耗电量由5~2.3kW/(km3·h-1)降到4~0.83kW/(km3·h-1)。在某钢铁厂以每台100kW到8500kW近20台。叶轮改装后从而共节电5800kW·h,提高风机效率20%~33%,节约用电20%。例如烧结机的双吸主引风机改装后的效率由68%提高到85%,引风机2300kW/台的节电500kW,3300kW/台的节电950kW,8500kW/台的节电660kW,5800kW/台的节电750kW;当转炉引风机的效率由64%提高到83.5%,3400kW×3台的节电650kW×3台;当锅炉用引风机的效率由60%提高到85%时,650kW×2台的节电185kW×2台;当电炉引风机的效率由54%提高到81%时,370kW/台的节电 100kW。

  总之日本节能技术改造对象是功率过大,风机效率很低的载尘风机。但是并没有说明风机进气含尘量,水泥厂回转窑改装三元流动叶轮节能效果也没有列举。笔者从日本1976年11月井伊谷钢一主编的《滤袋除尘手册》中查到钢铁厂各车间炉外机械排烟粉尘含量Fjd<20g/Nm3 (0.5~15g/Nm3 ) , 其中烧结机尾含尘量为 Fjd=10~13g/Nm3,但是水泥厂的窑内排尘量为Fjd=20~80g/Nm3

  20世纪80年代西欧盛行持续多年的这种高温风机载尘,自称高效节能世界领先,笔者认为言过其实,至今也未见到试验报告资料和节能效果显示。建议对这种不节能产品应清理。虽然引进国外的风机制造新技术,是发展和提高风机节能产品的一条重要途径,但是对引进新技术,应首先公开透明,组织专题进行消化吸收和技术经济论证,避免盲目或重复引进不节能技术。在移植和嫁接外国高新技术的同时,也要结合国情因地制宜地发挥自主创新能力,合理开发采用适用技术使其国产化。

1.2.5  载尘风机与非载尘风机的识别

  凡是生产工艺尘源设备散发的粉尘,为防尘要求,设密闭的负压系统,输送常温或高温气体,风机进气管网载尘配置在除尘器之前吸尘(非压送式)系统的通风机,当Fjd>30g/Nm3 时称载尘风机,又称集尘风机;当Fjd<30g/Nm3 时称排尘风机。

  凡是通风机进气管网配置在除尘器之后,当Fjd≤200mg/Nm3,输送常温或高温气体的除尘系统的引风机称非载尘风机,又称除尘风机。

1.2.6  除尘风机的应用问题

  除尘风机或引风机的进气介质条件,在风机产品样本和风机手册中[3,5-6] ,有明确要求气温指定状态(120~250℃ )的限制和必须加装除尘器的除尘效率大于85%。在此前提下能达到给定示出的风机内效率,否则无法保证。建议今后不再使用除尘效率大于85%的限制,因收尘效率由99%降到90%,则排放粉尘量将增大10倍,故应改为除尘引风机进气条件宜用于不论输送生产原料、半成品物料、任意燃料的颗粒粉尘均小于200mg/Nm3 。但有些风机厂和用户误认为除尘风机作为载尘是当然的,只不过是磨损加剧,影响使用寿命而已,事实证明这是一种误解。

1.2.7  解析国外试验集尘风机为何不报载尘量

  引风机载尘在实际运行中,由于生产周期性变化的工艺设备,不论冷、热加工过程中产生的烟尘浓度和温度都在变化。因此引起除尘系统压力脉动和流量阵发性波动,从而导致引风机性能极不稳定运行;又因处理各种工艺气体中,粉尘的种类和形态繁多、物性各异、粒度分布广;在输气管内的气体压力场、温度场、速度场及浓度场的多变因素较大;科学试验仍缺乏粉尘同时快速取样与快速分析的方法和手段。所以使日本钢铁厂现场和前苏联试验室都不能连续测得准确载尘量的结果,由于试验测得的数据缺乏再现性,无法准确报道载尘量结果。

1.3  引风机高温载尘进气条件的讨论

1.3.1  通风机的进气条件

  一般用途通风机是以标准进气状态的空气(不含腐蚀性)、进气温度tj≤80℃、含尘量Fjd ≤100mg/Nm3, 无粘性和无纤维物质的空气为对象而进行产品设计和制造的。

  高温风机分载尘和不载尘两种。单纯高温风机的气体含尘量及硬质颗粒不大于 150mg/m 3[3] 。

1.3.2  高温废气引风机的进气条件

  (1)高温炉窑热运行设备的密闭式炉内机械排烟所用引风机进气介质条件为t=450~950℃,最高t=1200~1400℃,含尘浓度达Fd=30~130g/Nm3

  (2)高温炉窑热运行设备的半密闭式炉外机械排烟所用引风机进气介质条件为t=50~300℃,含尘浓度Fd≤30g/Nm3

  (3)热处理工艺设备,如各种加热炉、退火炉,必须使炉内高温气体的对流闭路循环达到均温,所用的循环风机进气介质条件为运行温度500~700℃或750~1050℃,含尘浓度Fjd ≤150mg/Nm3,这种高温风机不存在外排废气处理问题。

1.3.3  高温废气的处理及其程序

  高温废气处理系统的烟气温度越高,体积越大,使系统工况处理风量越多,致使通风设备庞大;反之若处理烟气温度越低,则系统工况处理风量减小,使系统通风设备也变小型化,但其冷却装置却需增大,而处理烟气温度过低会引起高温烟气露点的形成。为此,一般高温烟气处理后的终温控制在180~300℃之间。

  (1)高温气体问题,70年代D·W·Spaitt等人得出:从技术经济上论证290~390℃时是高温纤维过滤材料的实际最大温度范围;从节能观点出发,认为处理后温度为300℃时是最经济的[9]

  (2)美国GCA公司的C.E.Billings和J.E.Wilder试验研究后发表过许多成果报告,其中在《袋滤器技术手册》中指出:纤维过滤器在低温气体小于300℃时收集粉尘的除尘过滤效率常高达99.9%~99.99%[9]

  (3)工业废气处理应有必要的程序,我国按既定的《工业污染物排放标准》和节能政策,首先将高温气体余热充分再利用或冷却处理;接着把废气中的粉尘净化回收;最后用引风机进气低温和微量含尘直接达标排放。这是最经济的净化流程程序,必然使通风机达到节能、经济、稳定高效运行,也是通风机应用研究的发展方向。

1.3.4  高温废气的冷却与粉尘净化回收

  (1)高温气体冷却装置

  高温烟气有4种冷却方式:间接水冷却、直接水冷却、间接空气冷却及直接空气冷却。

  常用的有:在300℃以上时考虑余热利用,采用间接水冷;一般烟温在200℃以下时采用直接空冷,经济有效的只有这两种选择。

  ① 间接水冷却:利用水间接冷却,用金属做水冷夹层,通过管壁传热给流动的冷水带走热量。常用设备有冷水套管和水冷式热交换器。其中水冷套管简单,由于传热效率低所需传热面积大而很少应用;水冷式热交换器的传热效率高,设备和运行费较低,常用在初温300℃以上的余热利用。

  ② 直接空气冷却:用常温空气稀释冷却(掺冷风),混合段要求有足够长度,并设测温仪表,缺点是不适用烟温较高时,因冷却烟气所需空气量很大,所以只能适用于烟温在200℃以下。

  (2)粉尘的净化回收

  一般高温炉窑烟尘净化的引风机进气,可以不载尘Fjd≤200mg/Nm3,也可以低浓度载尘Fjd<30g/Nm3。水泥窑的排尘浓度达20~80g/Nm3 ,新疆水泥窑达120g/Nm3 。根据1977年统计美国运行的385台水泥回转窑中有1/3在窑尾预热器出口温度375~425℃,最高500℃,直接装设了预收尘器和袋滤器或静电收尘器。从而使引风机进气装在除尘器之后不载尘,收尘效率达99.9%,滤袋平均寿命为2~4年。

1.3.5  高温风机使用中的弊病

  (1)国产耐300~700℃的高温风机[3],不经处理的高温烟尘直接通过引风机,如风机水冷系统冷却装置断水等控制失效时,可引起主轴、轴承的变形,破坏叶轮旋转的动平衡而引发振动,故紧急事故发生率较高。

  (2) 高温风机的启动,当温差很大时,如不认真对待,电机易超载,有被烧毁的危险。

  (3) 高温除尘系统输气管道气密性较差,若漏风率超过20%时,使管内气温下降过快,气体中水份易结露,使粉尘粘在叶轮上,都会导致风机运行的全压和内效率均下降;与此同时运行风量和实耗功率均增大,继而使吸风点源的通风效果变差。

  (4)由于气体的粘度随温度的增高而增大,输气管道和滤袋的压力损失直接与气体的粘性成正比。因此高温输送气体时,使管网阻力增加,引起风机额定风量和功率不足,导致通风机内效率降低。

  (5)高温除尘系统应用正压大型组合袋滤器(室)时,热胀冷缩比较频繁。实践证明:当温度波动范围超过200℃时,袋滤器箱体的线膨胀达40~50mm,这种频繁的热冲击将会影响箱体的气密性和收尘正常作业;当输气正压操作的袋室过滤有毒气体和粉尘时,需要设计随箱体滑动而又不漏风的密封结构要耗费过多的钢材。

  (6)高温风机投入热运行后,由于风机叶轮强度不足与铸件或焊接件没有消除内应力时,都会产生热态反复振动;当运行中温度的急剧变化,引起风机轴的变形,将造成叶轮不平衡引起振动;又如热运行中突然停止运转时,使温度急剧下降,再开动时也产生振动。

  实施高温废气烟尘中的先行余热再利用与净化收尘,不但达到节能目的,并且处理后低温气体还能提高除尘的纤维过滤效率;与此同时风机进口低温tj≤300℃和微量含尘Fjd≤200mg/Nm3又是提高风机内效率的有效途径。

  输气不载尘的引风机制造中可免去耐磨材料及防磨措施;风机低温输气又是变流量调节的轴流式或离心式通风机均可采用无级调速的外旋电机。它具有机电合一、结构紧凑、高效、振动小以及运行中远程调节方便的优点。总之引风机可实现低温、微量含尘,达到一举多得。

2  通风机的节能技术措施

2.1  通风机选型设计的节能原则

  (1)落实控制温室气体排放

  除尘系统各分支管风量负荷要对称配置,以利管网阻力平衡;系统水平和垂直管道铺设必须使通风机站配在管网中心处于对称位置,可使系统有效输气半径缩短,以利拟选的通风机额定压力减低;高温气体的余热再利用,使风机进气达到tj≤300℃,既有效地降低了风机的风量负荷,又能节约电耗。最新国际保护环境指令,推翻以往确定工艺设备排风量越大越好,而是向大气限制排放量。

  (2)强化节能与高效利用

  除尘管道降低经济流速。简化烟气净化与除尘过滤工艺流程,只设两级粗净化和细净化,从而达到使气固分离或气体净化的合计管网压力损失不超过系统总压力损失的一半,达到节能和预防管道堵塞。

  引风机进口装在除尘器之后,使通风机进气不载尘Fjd≤200mg/Nm3,从而提高风机内效率。

  大流量通风机应采用高效双吸入离心通风机,取代使用多台并联小型风机,达到提高风机运行效率;采用高效三元流动叶轮等新技术,可节约用电10%~20% ;采用可调的外旋电风机,可节约用电30%。

  (3)超微细粉尘的气固分离

  尘源粉尘粒径小于10μm占80%以上的除尘,袋滤器可采用杜邦公司生产的超细膨体聚四氟乙烯,商品名Tefon,超薄覆膜过滤机理为“表面过滤”新技术。

2.2  制订通风机节能经济运行规程

  (1)企业生产过程中,对已有通风工程设计的通风除尘系统不宜随意改变,以防造成系统阻力变化,使管网提高流速和增加管网压力损耗,这将会引起性能改变,使其风机内效率降低。

  (2)加强完善通风系统的技术管理和设备定期维修,尽力维护管网的气密性,倘若负压管段漏风率超过20%,将会造成风机性能改变,使风机运行的全压值和内效率均下降,风量和实耗功率增大,导致污染点源处抽风量减小,使通风效果变差。

  (3)防止除尘管道堵塞。除尘风机运行要早开晚关,应将风机与工艺设备连锁控制。常温下的除尘风机应在工艺设备开动前启动风机,而风机停运应在工艺设备停止操作运行后5~10min关闭;当风机运行中出现事故停车或抢修,与此同时应用压缩空气吹管及时清理管道内的降尘,以防多次沉积造成堵塞,影响系统正常运行。

  (4)防止输气高温急剧下降,导致风机额定性能下降,应设连续监测气温变化的仪表。为保持负压输气管的气密性,必须经常维护和定期检修。

  (5)根据生产工艺产能变化,应随时监视工艺生产的原料和能源消耗异常变化,所引起的除尘系统风机进气状态的改变,要及时采取影响风机性能下降的补救应对措施。

  (6) 按通风系统管道的使用年限:一般通风系统为20年;一般除尘系统为10年;排除腐蚀气体或磨琢性粉尘的系统为5年。所以应加强技术管理和计划维修管理,做到定期局部检修或全部更换。

2.3  提高使用通风机的运行效率

  1979年全国工业风机用电量约为300亿kW·h,1981年补充调查[10],我国风机电耗的工厂大宗用户其中有:燃煤发电厂的风机用电量占全国工业风机用电总量的24%;化肥厂占19%;水泥厂占15%;煤矿采煤占11%;纺织厂占9.8%;工业锅炉与采暖锅炉占6.5%;钢铁厂占3.3%;有色彩冶炼厂占1.7%。

  通风机运行效率是评价节能效果指标的主要依据,国家曾指令规定:“凡是……通风机、鼓风机的(使用)效率低于70%,必须分期分批地予以改造或更换”。

  由于工业生产过程中,风机运行管理不善,生产工艺不断提高产能,使风机进气条件改变效率降低,旧风机待改造或更换,导致生产使用中多数风机实际运行效率达不到70%,风机效率很低。全国仍在使用的低效风机估计有100万台以上。所以对上述大宗用户必须将原低效风机的运行效率提高20%以上,而节能风机处于低效运行的效率提高10%以上。总之只有通过风机节能技术改造,才能达到将使用通风机实现降低电耗20%~30%。

3  结论

  (1)通风机应用在有色冶金工业中,是烟气净化回收工程的主要设备之一。它在提高金属回收率,资源利用扩大用途,改善生产过程作业的劳动卫生条件,预防职业病和减少环境污染起到主导作用。

  (2)通风系统的管网压力损耗计算是必要的程序,通风机的正确选型与加强高效运行管理是最佳的节能措施。通风机应用中切实克服所产生的常见通病,必将达到通风机节能和正常稳定高效运行。

  (3)通风机进气载尘实践证明:输气含尘浓度Fjd>30g/Nm3的高载尘流量的增加,会使通风机特性线发生急剧改变,风机载尘耗电量是非载尘的2~5.6倍。

  (4)日本的老厂技术改造低效集尘风机,改装三元流动叶轮进气,半密闭式炉外机械排烟的含尘量小于30g/Nm3有明显节能效果,节约用电20%。所以国内老企业节能技术改造或更换使用中的低效旧风机,与开发研制节能新产品,以及加强风机运行的技术管理是通风机节能的根本措施。

  (5)高温含尘废气处理程序,首先应将高温气体余热利用或冷却;然后把粉尘净化回收,使气固分离设备的合计阻力损失,不应超过系统总压力损失的一半;最后使引风机进气tj ≤300℃ ,Fjd<200mg/Nm3,这是最经济的净化流程程序,必然使通风机达到节能、经济、稳定高效运行。

  (6)大流量高效双吸入离心通风机的研制应扩大应用品种,取代多台并联风机的使用。但是双吸入离心通风机安装设计的风机进、出口连接管必须规范,否则影响风机运行效率。

  (7)国内水泥厂已选用四平、重庆、北京风机二厂的高温风机载尘,应结合实际情况,进行实测运行效率后,再考虑改变净化流程程序和载尘风机结构节能技术改造。

  (8)建议风机专业行业系列标准中有关标准应修订和补充:

  ① 通风机通用技术条件中,包括通风机、引风机、除尘风机、高温风机、高温循环风机、排尘风机(指Fjd<30g/Nm3)等风机的进气工作条件(介质温、湿度,粉尘含量等);

  ② 通风机使用经济运行规程;

  ③ 通风机使用运行效率的现场快速测定法;

  ④ 通风机废气排放量现场测定法;

  ⑤ 通风机使用电能利用率现场测算法。

  (9)风机行业欲引进外国新技术应结合国情,并公开透明地组织专题进行消化吸收和技术经济论证,做到确切适用地满足国内市场的需求。在移植和嫁接外国高新技术的同时,也要因地制宜地发挥自主创新能力,合理开发适用技术使其国产化。

  (10)国际上现代化工艺设备已向大型化发展,同时要求通风机也应向大型化转化,便于集中控制和管理以及降低通风设备经营费用。工程设计不要误解为工业废气处理排放越多越好,而是向大气限制排放量。

参 考 文 献

[1] ■ . ■ .斯特鲁维,и.п.基克,等著,翔凌译.通风机与泵[M].北京:电力工业出版社,1958.4.

[2] 乐志成.通风机的节能[M].北京:机械工业出版社,1988.11.

[3] 孙研.通风机选型实用手册[M].北京:机械工业出版社,2000.1.

[4] М.п.卡李鲁士金著,李有章译.泵与通风机[M] (1952年版苏联高等院校专业教科书).上海:商务印书馆出版, 1954.2.

[5] 续魁昌.风机手册[M].北京:机械工业出版社,1999.5.

[6] 乐庚熙,孙研.风机产品样本[Z].北京:机械工业出版社,1988.3.

[7] 李曰凯,吴式良.工业硅冶炼电炉烟气净化实践[J].《烟气净化及粉尘利用专辑》.中国硅业,2005(1).

[8] 德永健二著,宁宣绥译.用改装转子的方式节能[J].风机技术,1983(2):23-26.

[9] 张云田.袋滤器选型设计及其提高效率的途径[J].暖通空调,1988(4):12-14.

[10] 郑学仁,乐庚熙.我国风机能耗分析与节能措施[J]. 风机技术,1983(2):1-6.

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  评论人:肉牛   打分:0 分  发表时间:2015-5-31 2:51:35
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  评论人:肉牛   打分:0 分  发表时间:2015-5-19 0:28:05
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  评论人:jmveud   打分:85 分  发表时间:2015-5-13 15:23:38
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