电解铝净化排烟通风机的节能及研究

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1、...页眉电解铝净化排烟通风机的节能研究车战军青海黄河水电在生铝业有限公司［摘要］本文针对电解铝行业900kW排烟通风机目前靠调节风门开度来节能的现状，从风机和管道的固有特性方面对节流调节和变速调节做了详细的分析和比较，得出风机变速调节能够产生明显节能效益的结论。文章对900kW排烟通风机采用变速调节后的能源节约量进行了详细计算和比较，并对实际节能效益进行了定量的计算，选择了变频调速作为此风机变速调节的主要方法。1引言电解铝生产过程中排出的烟气含有有害物质，其中主要为氟化物和氧化铝粉尘，为了防止这些有害物质造成的污染，需将这些有害气体和粉尘集中进行净化处理，使烟气中的有害物质

2、排放量达到国家要求的排放标准。离心式排烟通风机是烟气净化系统中的关键设备之一，目前有些大型电解铝企业的净化系统配用900kW异步电动机来驱动离心排烟通风机，运行时能耗较高，启动时对电网冲击较大。电能在铝冶炼行业的生产成本中占到了30％以上，排烟通风机在设计选型时会根据现场的实际情况留出一定的风量裕量。一般情况下企业可以采用节流的方法来调节风量，从而达到节能的目的。某企业在实际生产中可以将900kW排烟通风机的入口风门开启到60％左右，电机电流72A，此时电解车间的烟气量和净化效率刚好能满足生产和环保要求，是节能与净化的一个临界点位。众所周知，节流和变速是风机的两种不同的节能方

3、法，目前所采用的节流节能虽然方法简单，基本是零投资，但其节能效果比较差。可以考虑采用风机变速的方法来达到节约电能的目的，但变速节能比节流节能的效率能高出多少？采用什么样的变速方法来节能？项目投资回报期怎样，是否经济？这些都是本文要计算和研究的主要问题。....页脚...页眉2风机的基本特性和变速节能原理2.1风机的基本特性2.1.1风机的基本参数风量Q：表示单位时间内流过风机的空气体积，其单位为m³/s、m³/min或m³/h。风压H：表示当空气流过风机时风机给予空气的总压力，它是由静风压Hs和动风压Hd组成，其单位为Pa或Mpa，总压力的公式为H=Hs+Hd。轴功率Ps：为

4、风机工作时有效的总功率，其单位为kW，计算公式Ps=QH/1000，如果风机的风压是以有效静风压Hs表示时则轴功率为Ps=QHs/1000。风机本身的效率ηd：风机轴上的功率因有部分损失而不能全部传递给空气，它是评价风机工作优劣的主要指标之一。电动机功率Pm：Pm=QH/(1000·ηc·ηd),其中ηc为传动机构的效率，直接传动时ηc=1.0，皮带传动时为0.9～0.95，齿轮传动时为0.9～0.97。总效率η=ηc·ηd2.1.2风机的工作特性风机的工作特性可以由H-Q曲线来表述，H-Q曲线是表示转速恒定时风压H与风量Q之间的特性关系如图1所示：....页脚...页眉AH

5、=ƒ(Q)HA0QA流量Q(m3/S)图1风机的特性曲线H=ƒ(Q)压力H（Pa）图1中，当风机运行在A点时所需的轴功率P=QH/1000(kW)，即图中阴影AHA0QA的面积，原动机（电机）的功率：Pm=QH/(1000·ηc·ηd)。在实际计算中，如果对H和Q分别相对于额定量取标幺值，在相似定律成立的条件下，当风机运行在额定点时H=1，Q=1，则H-Q曲线近似满足H=A-(A-1)Q2的关系。A表示Q为0时对应的风量，一般取A=1.4p.u，如图2所示。AH=A-(A-1)Q2101流量Q(p.u)图2风机的标幺值特性曲线H=ƒ(Q)A压力H（p.u）2.1.3管网的风阻

6、特性管网的风阻特性表示当管网的阻力R保持不变时管网的通风阻力h与风量Q之间的关系特性，可如图3所示，其特性由h=RQ²来决定。....页脚...页眉0流量Q(m3/S)图3管网的风阻特性曲线H=ƒ(Q)压力H（Pa）h=RQ²2.1.4风机的比例定律风机的比例定律是：风机的流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。其关系式如下：或Q或H或N(N为轴输出功率)因此有,也就是说风机功率与H-Q（图1）上原点和H=ƒ(Q)曲线上工作点所确定的矩形面积成正比。2.2风机的节能方法和节能原理2.2.1风机在工作过程中的功耗风机在工作过程中的功耗有：ü电动机的轴功

7、率ü线路的损耗ü控制装置的损耗ü机械损耗....页脚...页眉2.2.2风机的基本节能方法ü减少运行时间ü合理地选型配套ü采用高效率的风机和设备ü满足同样风量的情况下减少通风管网的空气阻力ü采用变速控制方式，减少节流损失2.2.3风机变速节能的原理节流节能主要指的是调节风机的节流阀（挡板），他是靠改变管路阻力特性曲线来调节的，节流阀可增大管路阻力，减少流量。这种调节方法是很不经济的，人为地增加管路阻力，就增大了管路损耗，因此流量降低之后功率下降不明显（这一点在本文后面的分析计算中会具体说明）。风机的原动