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風(fēng)機(jī)軸承冷卻系統(tǒng)的一種節(jié)水方式

2013-01-07

黃奇　練中軍　李國林
（神火集團(tuán)佛光鋁業(yè)有限公司電解鋁二廠）
　　摘　要：介紹電解鋁廠煙氣凈化系統(tǒng)風(fēng)機(jī)軸承高位自流式供水冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用節(jié)約了水電的消耗。
　　關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；冷卻；節(jié)水；節(jié)電
　　一、問題的提出
　　神火集團(tuán)電解鋁二廠煙氣凈化系統(tǒng)中的主排煙風(fēng)機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)，其軸承的冷卻系統(tǒng)原設(shè)計(jì)是廠區(qū)水網(wǎng)供水，水冷卻后未加利用直接排放，存在嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)和電能消耗，不僅影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且違背國家節(jié)水節(jié)能政策。該煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)有8臺主排煙風(fēng)機(jī)和6臺羅茨風(fēng)機(jī)（一、二期各有4臺主排煙風(fēng)機(jī)和3臺羅茨風(fēng)機(jī)）。
　　1.單臺風(fēng)機(jī)冷卻用水量夏季接近3m3/h，冬季一般在1m3/h左右，全年平均基本為1.5m3/h，即單臺風(fēng)機(jī)每天用水量1.5×24=36m3，一、二期各為36×7=252m3/h，兩期共計(jì)504m3。
　　2.風(fēng)機(jī)水源來自加泵房，雖使用變頻控制，風(fēng)機(jī)在冷卻用水時(shí)的負(fù)荷為80%，即37×80%=29.6kW。
　　3.因管路破裂或其他原因停止供水時(shí)，風(fēng)機(jī)須停止運(yùn)行，這時(shí)大量物料飛揚(yáng)造成電解車間生產(chǎn)環(huán)境極其惡劣，嚴(yán)重影響工人身心健康，同時(shí)浪費(fèi)了原料，也污染了環(huán)境。該煙氣凈化系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，自運(yùn)行以來已被迫停運(yùn)10余次。
　　4.存在較大的安全隱患，水網(wǎng)突然停水或管路破裂，如若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)事故的發(fā)生。
　　二、節(jié)水節(jié)電措施
　　針對上述問題進(jìn)行了研究分析，決定對煙氣凈化系統(tǒng)增添循環(huán)水系統(tǒng)，可較好地減少水量流失，節(jié)約水資源，但能否Z大程度地減少電能消耗是關(guān)鍵所在。Z終制定了高位自流式供水方案，并對該方案與水網(wǎng)供水和直接循環(huán)供水方式進(jìn)行了比較，此處以一期為例。
　　1.廠區(qū)水網(wǎng)供水，運(yùn)行設(shè)計(jì)壓力0.15MPa，單臺風(fēng)機(jī)供水量達(dá)3m3/h，滿足了軸承冷卻需求。
　　2.直接循環(huán)供水方式（圖1中①），考慮到夏季用水需求及設(shè)計(jì)余量，選擇水泵的流量24m3/h、功率3.5kW，輸送壓力可達(dá)0.24MPa，單臺風(fēng)機(jī)供水量達(dá)3.42m3/h，能起到很好的冷卻作用，也節(jié)約了大量水資源。但水泵電機(jī)必須時(shí)刻運(yùn)轉(zhuǎn)，電能消耗一直存在，在節(jié)約電能上不是Z佳方案。

圖1 供水示意圖
（實(shí)線進(jìn)水，虛線回水）
　　3.高位自流式供水（圖1中②），循環(huán)水系統(tǒng)采用雙水池供水，選擇的水泵流量24m3/h、功率3.5kW。將地面水池的水打到18m高處，當(dāng)水下流時(shí)，可產(chǎn)生0.18MPa的壓力和5.70m3/h的流量。該流量由高度和水管直徑確定，并安裝閥門可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)。高位水池的位置可設(shè)置在房屋或除塵器頂部，其容積根據(jù)現(xiàn)場條件確定，此處設(shè)計(jì)為39m3。其工作方式是開動水泵，將地面水池中的水泵進(jìn)高位水池，水池盛滿水后關(guān)停電機(jī)。經(jīng)過煙氣凈化系統(tǒng)工作3h后水池中的水減為7.5m3，由下水池補(bǔ)水，水泵啟動并運(yùn)行2.34h，然后進(jìn)入下一循環(huán)。一般水泵每天啟動4到5次，即累計(jì)運(yùn)行時(shí)間平均10.5h。此方案利用水下流自重產(chǎn)生的壓力進(jìn)行軸承冷卻，既能滿足冷卻目的，又能減少電能的消耗。同時(shí)，由于水源來自加壓泵房，增加水循環(huán)系統(tǒng)除全廠生活用水和水路消耗以外，不存在其他水量流失。加壓泵房電機(jī)功率降到全負(fù)荷的70%左右，即37×70%=25.9kW，每天可減少電能(29.6－25.9)×24=88.8kW•h，考慮到循環(huán)水泵電機(jī)功率為3.5kW，流量24m3/h，實(shí)際每天間歇運(yùn)行10.5h即滿足了生產(chǎn)需要，故一、二期采用此節(jié)能供水方案后，每天可減少電耗3.5×(24－10.5)×2=94.5kW•h。
　　4.高位自流式供水系統(tǒng)與水網(wǎng)供水綜合比較，年節(jié)水183960m3，節(jié)電32412kW•h。與直接循環(huán)供水方式綜合比較，年節(jié)電34492.5kW•h，且由于運(yùn)行時(shí)間的縮短，大大延長了水泵的使用壽命。
　　5.該煙氣凈化系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)能供水系統(tǒng)，采用液位計(jì)進(jìn)行上水池補(bǔ)水控制，并將信號接到主控室，充分利用了現(xiàn)有自動化條件。
　　運(yùn)行以來多次避免了被迫停機(jī)事情的發(fā)生，解決了生產(chǎn)中存在的諸多問題，徹底整治了因突然缺水造成重大設(shè)備事故發(fā)生的隱患，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
　　三、冷卻效果的比較
　　為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，要求對風(fēng)機(jī)軸承溫度進(jìn)行不間斷的監(jiān)測，并作詳細(xì)的記錄，以3#主排煙風(fēng)機(jī)2006年6月15日記錄數(shù)據(jù)為例，與2005年6月15的比較見表1。
　　
表1  軸承壓力、流量、溫度比較
　　從表1中可以看出，軸承溫度基本變化不大，只是在中午時(shí)段稍有偏高，理論分析應(yīng)該是外界環(huán)境溫度對池中水溫的影響考慮到Z高環(huán)境溫度一般不高于40℃及風(fēng)機(jī)軸承溫度要求不高于75℃，說明該系統(tǒng)可滿足風(fēng)機(jī)運(yùn)行要求。
來源：《設(shè)備管理與維修》2007年04期