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降溫水簾無級調速變風量風機盤管工程節(jié)能分析熱噴涂技術在火電廠
1 前言
風機盤管空調機組（FCU）的冷熱量調節(jié)，一般有三種方法：（1）水量調節(jié)法；（2）風量調節(jié)法；（3）空氣旁通調節(jié)法�？諝馀酝ㄕ{節(jié)法采用較少，主要采用水量調節(jié)和風量調節(jié)法。國內對風機盤管空調機組的水量調節(jié)，一般是采用溫控器，控制電動兩通閥的開關，對風機盤管的供水實行供或停的兩位調節(jié)，風量調節(jié)則采用高音、中、低三檔變速調節(jié)法，由人工進行控制。因此風機盤管機組無級調速一直是空調界研究的課題之一。
2 無級調速風機盤管空調機組簡介
無級調速變風量風機盤管空調機組是由智能溫控器和風機盤管空調機組兩部分組成，室內溫度的控制是通過無級調節(jié)風機盤管機組的送風量來完成。當室內溫度低于設定溫度（冬季為高于），溫控器在設定的時間隔內，開始降低風機盤管機組風機轉速，即減少送入室內的風量，直到室內溫度等于設定溫度，風機盤管機組風機保持在該轉速下運行。室內溫度波動可控制在正負0.5攝氏度范圍內。
無級調節(jié)風機電機的轉速，由于已作線性化處理，所以風機盤管機組的風量完全與電壓成線性關系，從而實現(xiàn)風機送風量的自動控制和無級調節(jié)，使室內溫度控制在規(guī)定的范圍內。
3 無級調速變風量風機盤管空調機組節(jié)能分析
3.1 空調全年負荷分析
由于空高設計時，在冷水機組選擇上往往采用較大的安全系數(shù)，而在空調末端裝置選擇上考慮到空氣過濾器阻力逐步增加、空氣換熱器管內結垢和表面污染等原因，設備容量較實際所需容量要明顯偏大。
3.2 無級變速風機盤管空調機組節(jié)能分析
帶獨立新風的風機盤管空調工程的能耗主要由以下幾部分組成：冷水機組、冷卻塔、水泵、風機盤管空調機組、新風機組。對于變風量風機盤管空調工程，冷卻塔、水泵、新風機組的容量是不變的，而風機盤管空調機組和冷水機組的容量是可調節(jié)的。
3.3 無級變速風機盤管空調工程節(jié)能分析
采用無級調速之后，除了可以明顯減少風機盤管空調機組的風機耗電量之外，風機盤管空調機組的冷量隨轉速的減少而明顯下降，這樣不但避免了房間過冷（冬季過熱）現(xiàn)象的發(fā)生，更主要的是空調工程的能耗可以相應減少。
4 結論
（1）采用智能型溫控器可對風機盤管空調機組的送風量實現(xiàn)無級平滑調節(jié)。
（2）空調負荷滿負荷運行時間在全年空調運行時間中所占時間很低，加之；空調選擇設備時，采用的安全系數(shù)又往往偏大，所以給采用變風量風機盤管和對冷水機組進行卸載調節(jié)提供了可能。
（3）采用變風量技術，可以明顯減少空調工程的全年能耗，風機盤管全年單位冷量耗量電可減少45％-55％，冷水機組全年單位冷量耗電量可減少15％-25％。
摘 要：本文結合與燃煤電廠合作的經驗，通過實例闡述了熱噴涂技術在燃煤電廠中的具體應用情況及取得的實際效果。此文對于電力工程工作的科技工作者如何結合生產科研實際使熱噴涂技術轉化為生產力，對于從事熱噴涂工作的科技人員如何進一步開拓電力工程的市場，尋找更多更好的項目，對社會效益和企業(yè)效益的提高都具有十分有益的借鑒作用。
關鍵詞：噴涂技術 電廠 應用
1、問題的提出
眾所周知，燃煤電廠是用煤做原料，加工人們所說的二次能源。燃煤電廠的各種設備都要長時間工程性的運行；大多數(shù)設備所處的運行環(huán)境十分惡劣，各種設備及其金屬構件，既要在高溫度、高壓力、高載荷、高流速的條件下工作，又要經受煙氣氧化、硫化及汽蝕的考驗，還要經受煙氣中粉塵顆粒的沖刷和磨損，甚至個別的部位還有撞擊，用再好的材質制做出的零部件也難以承受。久而久之，厚壁變成薄壁，平衡變成不平衡，耐壓變成不耐壓，密封變成不密封等等。強度下降，機械性能下降，進而導致鍋爐爐管爆裂，軸裂紋，甚至折斷等故障或設備及人生事故的發(fā)生，迫使工程不能正常運行甚至停止運行。
在發(fā)電廠的故障中，鍋爐故障占70%以上，而在鍋爐故障中又以水冷壁管、省煤器管和過熱器管的爆裂、泄漏為主；而腐蝕和磨損又是導致管爆裂和泄漏的重要誘因。60年代初期統(tǒng)計資料表明，由于腐蝕與磨損引起的爆管、泄漏占鍋爐故障的40%，隨著鍋爐參數(shù)的提高，比例有所提高，到80年代后期已超過60％。因此，腐蝕與磨損問題已引起所有火力發(fā)電廠尤其是燃煤電廠的極大關注。投入相當?shù)娜肆徒涃M用在解決腐蝕與磨損上。如改進水處理工藝方法、加入緩蝕劑、定期對各種管道進行清洗、采用先進的電除塵工藝、堆焊耐腐材料、涂耐磨涂料、鑲瓷磚、設置防護檔板等。是費盡了心血，傷透了腦筋，做了大量的工作，在某種程度上緩解了腐蝕與磨損問題。但由于采取上述防護措施造成熱效率下降、設備出力不足等問題。有的措施短時間運行有一定的效果，但經受不住長時間的運行考驗。隨著熱噴涂技術的成熟與發(fā)展，經過反復的試驗和不斷的探索，應用熱噴涂技術可以有效的解決燃煤電廠腐蝕與磨損問題。
2、應用實例
2.1應用熱噴涂技術解決吸(引、排)風機葉輪的磨損問題
90年代初，除塵技術還比較落后，大多數(shù)企業(yè)采用水膜除塵，效果并不理想，煙氣中粉塵含量較大，這些固體顆粒十分堅硬且銳利，而吸(引、排)風機葉輪從其焊接性能需要出發(fā)，通常采用16Mn、15Mnv等低碳鋼合金材料，這些材料焊接性能好，但耐磨性能差，有些葉輪運行幾個月就被磨薄，甚至磨漏，嚴重的把葉片磨斷，有的電廠采用貼(涂)陶瓷的辦法，但由于葉輪是在較高溫度的煙氣中運行，運行中又有顫動，而陶瓷材料屬熱的不良導體，其膨脹系數(shù)與本體材料差異較大，有的在很短的時間內就出現(xiàn)了大面積脫落現(xiàn)象，使葉輪失衡，導致葉輪振動量加大，有的電廠采用堆焊鐵05，由于這種材料硬度很高，又是采取的堆焊工藝，因此應力較大，有的甚至使葉輪變形，查閱國外有關資料，最好的辦法是采取在葉輪表面上噴鍍鉬合金涂層，可以使葉輪的壽命提高4-6倍，鉬是一種稀有金屬，價格十分昂貴，技術上可行而經濟上不合理。經過調研發(fā)現(xiàn)，我們國內已經研制出一種噴制耐磨涂層的專用合金材料，可以滿足葉輪防磨的需要，其主要成份是高鉻高碳加稀土。1997年8月，首次在鐵嶺發(fā)電廠2#機組吸風機葉輪的兩個葉片上進行了試驗，經過4000小時的運行(在沒有電除塵的情況下)，涂層表面無任何劃痕和磨損。因此，此項目在該電廠進行了推廣使用。四臺30萬機組，八個吸風機葉輪全部做了類似的防磨處理，取得了令人滿意的效果。1998年國內又研制了含有硼元素的高硬度耐磨材料，這樣使葉輪的耐磨效果又大大的提高一步，用這兩種材料噴制的涂層具有韌性好，硬度高(表面硬度可達HRC60)，又可噴制較厚涂層(2-3mm)，葉輪葉片表面狀態(tài)的改變，“三度”(韌度、硬度、厚度)的提高完全可以使葉輪耐磨程度得到顯著的提高。材料科學發(fā)展的同時，工藝技術也有了新的發(fā)展，由原來普通電弧噴涂發(fā)展為超音速電弧噴涂，采用這種工藝方法噴制的涂層致密度高，涂層與基體的結合強度都有大幅度的提高，這樣選用優(yōu)質的原材料加上先進工藝方法制作的防磨涂層，完全可以滿足2-3個大修期運行的需要。
應用此種工藝先后在遼寧鐵嶺發(fā)電廠、清河發(fā)電廠、黑龍江富拉爾基發(fā)電總廠、大慶油田熱電廠、吉林雙遼發(fā)電廠、河北一五零發(fā)電廠等單位推廣使用，都取得了十分令人滿意的效果；再加上除塵效果的改進和提高，使吸(引、排)風機葉輪的磨損問題基本得到解決。
2.2應用熱噴涂技術解決鍋爐“四管”硫化腐蝕及磨損問題
鍋爐“四管”(省煤器管、水冷壁管、過熱器管、再熱器管)所處工作環(huán)境十分惡劣。因此，爆管問題時有發(fā)生，對工程運行及人身安全造成極大的威脅。近年來爆管頻率呈上升趨勢，循環(huán)流化床鍋爐管爆管頻率更高，有的爐管甚至三個月的運行都難以完成；鍋爐“四管”爆管問題亟待解決。如何解決?選用進口或國產優(yōu)質耐蝕合金材料是最方便的防腐蝕、防磨損的措施，但是在火力發(fā)電廠中難以實現(xiàn)。這是由于電力設備消耗大量的金屬材料，例如，一臺與600MW機組配套的直流鍋爐總重量達10750噸，其中，承受高溫、高壓作用的部分為3060噸，鋼結構支吊件重5300噸，與俱腐蝕和磨損作用的煙氣接觸的空氣預熱器和煙道、風道重達2000噸，其它，鋼制設備近300噸。高壓水汽管道近1300噸，中壓管道及低壓管道(含循環(huán)水管)重3600噸，各種閥門管件重500噸，箱、罐、熱交換器等重1000噸，其鋼材用量17000噸以上。材料成本增加，將直接影響發(fā)電成本，這就勢必影響企業(yè)的利潤。基于上述考慮，除了核電站使用貴重的耐蝕材料外，火電設備除了溫度達到500度的部分設備管道使用低合金熱強鋼外，其它部位均使用碳素鋼。因此，電廠不能依賴大量使用昂貴的耐蝕材料抵抗介質的侵蝕，只有靠做好防護工作來解決。
在這此設備零組件的腐蝕與磨損問題上，鍋爐“四管”的矛盾更加突出，依靠更新，抗資巨大，治不如防，必須立足做好腐蝕與磨損的防護上，這就要引進先進的工藝技術，在更新時做好防護工作，對易腐蝕和易磨損部位有針對性采取防護措施，對局部進行改性處理，噴制專用耐磨金屬涂層，對鍋爐“四管”的防護最早是西柏坡電廠采用美國生產的一種鎳鉻合金材料，價格昂貴。根據(jù)鍋爐“四管”的防護需要，我國科研部門研究出了專用的合金材料，這種材料與國外同類產品相比質量性能完全相同，價格與國外相比大幅度下降；此種材料噴制的耐磨防腐涂層與基體的結合強度高達40Mpa以上，在70-1400℃范圍內熱膨脹系數(shù)為6.8X10—5／℃，與本體材料20#碳鋼的膨脹系數(shù)為6.5X10—5／℃十分相近，完全可以防止涂層脫落。由于其成份為高鉻高鎳，這種材料極易在氧化性較強的介質中鈍化，在涂層表面形成Cr203保護膜，這種保護膜具有很強的再生性。一方面對腐蝕氣氛向涂層內的侵入起到阻礙作用，達到降低腐蝕速度，確保涂層對基體的保護功能。同時還可以阻止鎳溶解形成硫化鎳，保證鎳金屬的耐蝕性能，在諸多的金屬元素中鎳具有很好的耐蝕性，且在高溫下這種合金幾乎不氧化。因此，這種材料完全可以滿足鍋爐“四管”防護的要求。
近幾年來經大慶乙烯自備電廠、國電一五零發(fā)電廠實際運行驗證了采用此種工藝和材料進行防護效果是十分顯著的，降低了爆管的頻率，使鍋爐“四管”的壽命大幅度提高。熱噴涂技術的應用在一定程度上緩解了燃煤電廠領導和職工的后顧之憂，以及由爆管而造成的擔驚受怕的恐懼心理。甚至有的電廠職工和班組積極向領導要求推廣使用此項技術，他們說，“噴上防護涂層把握”不是我們的說教使他們信服，而是先進的工藝，可靠的技術，嚴謹?shù)氖┕�，精心的組織而獲得的高質量的涂層使他們信服，實踐是檢驗真理和標準，也是各項技術是否先進可靠性能是優(yōu)是劣的試金石。
2.3采用熱噴涂技術解決管板式換熱器腐蝕泄漏問題
大慶油田自備電廠承擔著大慶地區(qū)冬季供暖任務，每年采暖期承擔供暖任務的職工十分緊張，電廠領導也因為供暖問題壓力很大。因為大慶地處我國北方，冬季氣溫低且采暖期長，而承擔供暖任務的六臺管板式換熱器由于設計上的先天不足，管板是低碳合金鋼，在直徑1．8米的管板上分布2730根φ19xl的18-8不銹鋼管，由于兩種材質電位差較大，因此管端與管板結合部位產生嚴重的電偶腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、換熱器管程走水，殼程走汽，由于腐蝕而造成泄漏，水汽混合，導致熱效率大幅度下降，設備出力不足，甚至使設備無法正常運行，不得不停下來搶修。雖然工人們晝夜兼程馬不停蹄。但這種現(xiàn)象只要發(fā)生，哪怕是幾個小時也會有人反映到市政府，有關負責同志就會找到電廠的領導，供曖影響到大局。因此換熱器腐蝕泄漏問題必須想辦法解決。電廠先后找了設備生產制造單位，有關科研院所，得到的反饋是只有更新，換熱器腐蝕泄漏的修復確[不難度很大，泄漏點多且密集，在難度不等于不能解決，電廠檢修部和生技部的負責同志找到了我們，說“你們吸風機葉輪噴涂效果很好，振動量減少了，壽命也延長了，幫助我們解決了一個難題�，F(xiàn)在我們又遇到一個難題，能否想辦法幫助我們解決一下，就算 我們求援了”。然后把重要性和厲害關系又和我們說了一遍。因為這是一個新課題，我們確實沒有 這方面的經驗，由于電廠領導態(tài)度十分忠懇，我們就抱著試試看的心理把項目接受下來。一方面我們到國內有關部門進行調研，另一方面查閱有關資料，借鑒國內外的一些作法。經過努力，終于制訂出了一套解決問題的初步方案，即：采用熱噴涂的工藝方法，選用與基材結合強度高的
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