燃?xì)忮仩t與羅茨風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行節(jié)能分析

山東錦工有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱(chēng)的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。

1. 項(xiàng)目背景
天然氣較傳統(tǒng)化石燃料有明顯優(yōu)點(diǎn)，其無(wú)毒無(wú)害，熱值高，其作為能源，可有效減少溫室氣體和粉塵的排放，因而大大改善環(huán)境污染問(wèn)題，天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)清潔能源，能有效改善環(huán)境質(zhì)量。
隨著北方冬季霧霾天氣的如約而至，河北省下大力度整治污染，促進(jìn)鍋爐“煤改氣”的發(fā)展，隨著“煤改氣”工作的不斷深入，氣源問(wèn)題逐漸暴露。
河北某鋼廠沖渣水余熱供熱項(xiàng)目，由于供熱面積的持續(xù)加大，導(dǎo)致熱源顯得捉襟見(jiàn)肘，項(xiàng)目決定，增加兩臺(tái)17.5MW燃?xì)忮仩t，但燃?xì)忮仩t要求燃?xì)鈮毫?0～60KPa，利用常規(guī)燃?xì)夤竟艿罋庑璺笤O(shè)燃?xì)夤艿?，設(shè)置調(diào)壓柜?？紤]項(xiàng)目工期緊張，同時(shí)節(jié)約成本，利用鋼廠內(nèi)提供壓力約為4000Pa的燃?xì)?。為保障鍋爐正常運(yùn)行，需利用羅茨風(fēng)機(jī)將燃?xì)膺M(jìn)行增壓，同時(shí)羅茨風(fēng)機(jī)燃?xì)庖肟诰鄰S內(nèi)燃?xì)庹{(diào)壓柜約100米，此種方案沒(méi)有前例，需要燃?xì)忮仩t與羅茨風(fēng)機(jī)有機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。
2. 聯(lián)合運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)
首先介紹下羅茨風(fēng)機(jī)，羅茨風(fēng)機(jī)由兩個(gè)葉形轉(zhuǎn)子在氣缸中做相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮和輸送氣體的容積式風(fēng)機(jī)。其主要作用是氣體輸送及加壓，其主要參數(shù)有：流量、揚(yáng)程、軸功率、轉(zhuǎn)速、必須汽蝕余量等。流量和揚(yáng)程是羅茨風(fēng)機(jī)最主要的性能參數(shù)。
其次要想實(shí)現(xiàn)燃?xì)忮仩t與羅茨風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)，工藝要求是關(guān)鍵，控制機(jī)組中的PLC程序是輔助。程序的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)鍋爐對(duì)燃?xì)庖蟮墓に嚄l件來(lái)實(shí)現(xiàn)。工藝流程可簡(jiǎn)單表示為：PLC上電，在設(shè)定的程序內(nèi)進(jìn)行自檢，包括羅茨風(fēng)機(jī)入口側(cè)天然氣壓力、出口側(cè)壓力，并與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)滿(mǎn)足運(yùn)行要求時(shí)，PLC輸出指令，羅茨風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；與此同時(shí)，鍋爐主控上電，當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力到達(dá)鍋爐需要的燃?xì)鈮毫?，羅茨風(fēng)機(jī)降頻運(yùn)行，此時(shí)鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火程序，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。流程圖可參考圖1。
2.1壓力控制
壓力控制包括兩個(gè)方面：
2.1.1羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓力。
由于羅茨風(fēng)機(jī)入口壓力約為4000Pa，為防止羅茨風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)入口成為成為負(fù)壓，工藝要求在入口處設(shè)定報(bào)警點(diǎn)及停機(jī)點(diǎn)，報(bào)警點(diǎn)為2000Pa，停機(jī)點(diǎn)設(shè)為1000Pa；為實(shí)現(xiàn)鍋爐負(fù)荷與羅茨風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，在羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口設(shè)定壓力傳感器，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，羅茨風(fēng)機(jī)出口的壓力變送器數(shù)值變動(dòng)，再把數(shù)值反應(yīng)到PLC中，經(jīng)過(guò)PLC計(jì)算，調(diào)整羅茨風(fēng)機(jī)頻率，從而達(dá)到羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力與鍋爐對(duì)燃?xì)庖髩毫ο嗥ヅ?。原理可參考圖2。
2.2.2鍋爐燃?xì)夤艿揽偣芘c分支管的壓力。
由于羅茨風(fēng)機(jī)出口沒(méi)有緩沖罐，燃?xì)夤艿拦軓捷^大為DN400，而鍋爐入口燃?xì)夤艿罏镈N100，由伯努利方程
，可得出鍋爐燃?xì)馊肟趬毫εc燃?xì)饪偣軌毫?br /> 有差距，經(jīng)計(jì)算可得支管壓力與總管壓力相差10KPa左右，故運(yùn)行中總管壓力應(yīng)高于分支壓力，才能保證鍋爐燃?xì)庠谝?guī)定范圍內(nèi)。鍋爐燃燒器電磁閥有承壓極限為70KPa，超壓后，電磁閥會(huì)損壞，故單純靠羅茨風(fēng)機(jī)變頻無(wú)法達(dá)到工藝要求。為達(dá)到工藝要求，現(xiàn)在主管道安裝壓力起跳裝置，當(dāng)壓力達(dá)到65KPa時(shí)，自動(dòng)泄壓，以此保護(hù)鍋爐燃燒器電磁閥。
2.2時(shí)間控制
鍋爐啟動(dòng)之前，有自檢系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)吹掃爐膛系統(tǒng)，兩者花費(fèi)時(shí)間約為90s，故在鍋爐啟動(dòng)前，羅茨風(fēng)機(jī)需把燃?xì)鈮毫μ岣叩藉仩t燃燒要求壓力（40～60KPa），從而保證鍋爐順利點(diǎn)火。
2.3鍋爐停運(yùn)
鍋爐停運(yùn)分為正常停運(yùn)與事故停運(yùn)。正常停運(yùn)，通過(guò)減小鍋爐負(fù)荷，羅茨風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，直到鍋爐正常停運(yùn)為止，在此不贅述。事故停運(yùn)時(shí)，為保證羅茨風(fēng)機(jī)在事故停機(jī)時(shí)盡快停下來(lái)，現(xiàn)在羅茨風(fēng)機(jī)出口設(shè)止回閥，并設(shè)旁通管，其上設(shè)電磁閥，正常運(yùn)行時(shí)，旁通管電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)事故停運(yùn)時(shí)，羅茨風(fēng)機(jī)出口旁通管電磁閥打開(kāi)，平衡羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓力，用此方法保證羅茨風(fēng)機(jī)盡快停運(yùn)，并保證羅茨風(fēng)機(jī)不反轉(zhuǎn)。原理可參考圖3。
3. 結(jié)論
采用羅茨風(fēng)機(jī)與燃?xì)忮仩t聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，此系統(tǒng)可有效解決燃?xì)鈮毫Φ图皦毫Σ环€(wěn)定等問(wèn)題，并且在很大程度上減少了燃?xì)夤芫W(wǎng)一次性投入大的問(wèn)題，節(jié)約投資成本，提高燃?xì)夤芫W(wǎng)穩(wěn)定性。另外該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了羅茨風(fēng)機(jī)根據(jù)鍋爐負(fù)荷變動(dòng)調(diào)整出力這一難題，通過(guò)運(yùn)行實(shí)踐，此系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)初衷。

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