1、风机节能潜力分析及主要对策风机节能潜力分析及主要对策节能现已成为我国能源资源战略的优先领域，成为确保国家能源安全、促进技术进步和创新、保护环境、提高国际竞争力、构建资源节约型社会、促进社会经济可持续发展的重要驱动力。风机是我国工业领域最主要的耗能设备之一，属于量大面广的产品，广泛应用于石油、化工、煤炭及矿产开采、电力、冶金、环保、城建等国民经济各领域，据统计风机产品的年耗电总量约占全国年发电总量的10%左右。1 概述概述 1 概述概述 风机在各工业领域用电量所占的比例金属矿山：30%钢铁生产：20%煤炭工业：17%冶金工业：25%离心式压缩机轴流式压缩机离心式鼓风机罗茨鼓风机叶式鼓风机离心式通
2、风机轴流式通风机1 概述概述 出口压力（或压升）350kPa出口压力（或压升）115350kPa出口压力（或压升）15kPa风机的分类1 概述概述 鼓风机34711台4.08%通风机573759台67.44%其它类型242044台28.45%离心压缩机159台、轴流压缩机90台，所占比例0.03%据统计2005年国内风机总产量850770台，各类风机所占市场份额1 概述概述 各类通风机所占市场份额1 概述概述 通风机市场份额占据绝对的优势；通风机市场份额占据绝对的优势；“其它类其它类”的风机是的风机是按照用户的具体要求设计生产的非标产品；压缩机占有的按照用户的具体要求设计生产的非标产品；压缩机
3、占有的市场份额最小。市场份额最小。国内有能力生产压缩机的企业有：沈鼓、陕鼓、上鼓和交国内有能力生产压缩机的企业有：沈鼓、陕鼓、上鼓和交大赛尔，其余大部分企业均以生产通风机为主。大赛尔，其余大部分企业均以生产通风机为主。风机的节能重点是通风机产品。风机的节能重点是通风机产品。2 风机的耗能分析风机的耗能分析 010kW，平均寿命8.9年1150kW，平均寿命9.5年51100kW，平均寿命9.8年100kW，平均寿命10.8年风机平均寿命 2 能耗分析能耗分析 通风机的社会保有量预测 2 能耗分析能耗分析 通风机平均配套功率100kW的生产企业占50%100200kW的生产企业占24%200kW
4、的生产企业占26%2 能耗分析能耗分析 通风机平均运行时间统计通风机年运行时间为2463.75小时2 能耗分析能耗分析 通风机能耗预测通风机保持现有的效率水平，预计2010年耗电约为816.4亿度，折合3175.62万吨标准煤；到2020年耗电约为4713.2亿度，折合1.71亿吨标准煤。3.1 国内现状国内现状 风机的内效率低风机的内效率低GB19761-2005 通风机能效限定值和节能评价值没有相应的鼓风机能效标准风机系列型谱不全风机系列型谱不全特别是通风机，用户选用时找不到合适的品种和机号，被迫选用代用型号的风机，结果导致了多耗电能风机的配套电动机容量选取偏大风机的配套电动机容量选取偏大
5、由于国产电动机的规格难以完全满足风机的配套，往往选取高档额定功率的电动机，造成大马拉小车 的现象3 风机节能的国内外现状风机节能的国内外现状 3.1 国内现状国内现状 风机整机装置效率低风机整机装置效率低变速机构比较落后，如V带、蜗轮副等还广泛应用于风机的传动上，风机的传动效率低 调节方法比较落后，大部分还是采用调节门调节 管路系统设计不合理管路系统设计不合理增加了系统的管网阻力，导致风机的设计参数偏大，耗能增加 风机的实际运行效率低风机的实际运行效率低风机的实际工作点偏离最高效率工况点。在工程设计过程中，由于管网阻力计算不准确，风机的选型参数富裕度偏大，导致风机实际运行时不再高效区。比如，我
6、国现行火力设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉送、3.1 国内现状国内现状 引风机的风量富裕度分别为5%和5%10%，风压的富裕度为10%和10%15%。在设计过程中通常把系统的最大风量和风压附加一部分作为风机选型的设计值，造成风机选型参数富裕度过大。例如，闵行电厂8号炉，其送、引风机的风量富裕度分别为31%和7.3%；风压的富裕度分别为67.8%和48.4%风机变工况运行效率不高。当风机得运行工况改变时，采用了不适宜的或效率低的调节方法，降低了风机的调节效率比如，华东电网（苏、皖、沪）10家电厂12.5万kW以上机组共用离心通风机76台（叶轮切割和改型的有36台），设计点效率都在81%85%之
7、间（带进气室），测试其中的41台，效率大于70%的有15台，低于70%有26台，占被测试风机的60%以上。这些风机的导向挡板开度大都在35%60%之间3.1 国内现状国内现状 管理不善管理不善无严格、科学的开停机规定及措施，过早开机或过晚停机都将造成电能的浪费 3.2 国内在风机节能中已采取的主要措施国内在风机节能中已采取的主要措施 推广使用高效节能风机推广使用高效节能风机改造低效风机，开发高效的系列化的节能风机，广泛推广使用，是风机节能的根本措施 更换使用中的低效风机更换使用中的低效风机对使用效率低又没有改造价值的风机，逐步淘汰尽可能采用经济性好的调节方法尽可能采用经济性好的调节方法利用引进
8、技术开发高效节能风机利用引进技术开发高效节能风机 上鼓和沈鼓分别引进了德国TLT公司和丹麦诺文科公司的动叶可调轴流通风机技术；成都电力和沈鼓引进了德国KKK公司的静叶可调轴流通风机技术；石家庄风机厂引进了日本荏公司 4个系列离心通风机产品技术及加工工艺技术；沈鼓引进了意大利新比隆公司的离心压缩机及日本日立公司DH型离心压缩机技术；陕鼓引进了瑞士 3.2 国内在风机节能中已采取的主要措施国内在风机节能中已采取的主要措施 苏尔寿公司的轴流压缩机技术；长鼓引进了日本大晃的罗茨鼓风机技术等等通过项目研究开发高效节能风机通过项目研究开发高效节能风机 合肥通用机械机械研究院，承担“十一五”国家科技支撑计划
9、项目：多级低速离心鼓风机节能与可靠性技术研究承担“十一五”国家科技支撑计划项目：典型节能产品能耗评价体系与规范研究3.3 国外现状国外现状 矿井主通矿井主通风机节能风机节能 美国矿井主通风机以轴流式为主，采用动叶可调，节能效果良好。德国矿井主通风机以TLT公司为代表采用动叶可调轴流通风机，其运行效率可保持在83%88%。俄罗斯矿井主通风机使用离心式为主，改进性能，其最大静压效率从72%增加到88%。矿井局部矿井局部通风机（局通风机（局扇）节能扇）节能 以日本三井三池制作所为代表。采用低噪声混流式通风机，通过改变叶高和叶片安装角度获得所需要的性能。该风机的最高效率接近80%。3.3 国外现状国外
10、现状 电厂锅炉鼓、电厂锅炉鼓、引风机节能引风机节能 发达国家电厂锅炉鼓、引风机以轴流式为主，其最低效率为84%，最高为90%。烧结风机节能烧结风机节能 日本荏原公司生产的叶轮直径为5m的烧结引风机，其全压效率可达90%；俄罗斯生产的烧结引风机最高效率可达83%。高温风机节能高温风机节能 英国Sirocco公司生产的高温风机，采用桨式叶轮（无盖盘径向直叶片），全压效率可达75%。3.3 国外现状国外现状 排尘风机节能排尘风机节能 德国研究结果表明，风机叶片宜采用弧面或斜面，叶片角控制在3858之内，其全压效率可达87%。曝气鼓风机节能曝气鼓风机节能 瑞士苏尔寿生产的大型离心式曝气鼓风机，调节范围
11、35%107%，多变效率82%。日本川崎生产的GM型齿轮组装式鼓风机，其调节范围65%100%，多变效率83%。高炉鼓风机节能高炉鼓风机节能 国外发达高炉鼓风机采用轴流式压缩机，多变效率最高达90%，全静叶可调，调节范围55%110%。3.3 国外现状国外现状 单级高速鼓风机单级高速鼓风机 丹麦HV-TURBO公司的齿轮增速型离心式鼓风机进口导叶调节，最高效率90%。3.3 国外现状国外现状 单级高速直联鼓风机单级高速直联鼓风机 韩国怡和公司单级高速直联鼓风机，采用空气悬浮轴承、直流无刷电机，最高转速36000r/min、效率88%3.3 国外现状国外现状 离心压缩离心压缩机的节能机的节能 英
12、格索兰公司生产的Centac型多轴组装式压缩机，其等温效率可达74%。日本日立公司生产的DH型离心压缩机的等温效率已达82%日本神户制钢所在引进美国VC型离心压缩机的基础上，经过改进叶轮的绝热效率为94%4 风机节能技术的发展趋势风机节能技术的发展趋势 通通风风机机 通过应用叶轮、蜗壳等元件的研究成果；提高制造精度，通风机的效率平均提高5%10%离心通风机采用三元流动叶轮，效率提高10%大型离心通风机采用较大直径、较窄宽度叶轮、较高转速的高效结构，最高效率可达87%以上 高效结构的轴流式通风机，最高效率已达92%在运行调节节能方面，采用动叶可调；双速电动机、液力耦合器、变频器等各种方法变速调节
13、 结结构构设设计计和和制制造造 运行运行 4 风机节能技术的发展趋势风机节能技术的发展趋势 鼓鼓风风机机 对蜗壳及叶轮等通流部件的改进，减少涡流及流动分离的产生，其绝热效率提高5%10%多级离心式鼓风机，采用进口导叶连续自动调节，节能率达20%单级高速离心式鼓风机采用高转速、高压比、半开式三元流动叶轮，其效率可提高10%。高速直流无刷电机、空气悬浮和磁力轴承 的应用，单级高速直联鼓风机省去齿轮箱，低振动、低噪声、节能4 风机节能技术的发展趋势风机节能技术的发展趋势 压压缩缩机机 离心式压缩机越来越多地采用三元流动叶轮，使效率平均提高2%5%。如美国研制的管线压缩机的3种大流量三元叶轮，叶轮效率
14、可达94%95%；日本的单轴多级离心压缩机的效率水平也进一步提高，其首级的大流量半开式三元叶轮的绝热效率达94%。其调节方式更多地采用汽轮机或燃汽轮机驱动，以改变转速来达到节能的目的 风机节能途风机节能途径与对策径与对策提高风机在设计点和变工况区的效率，风机本身就是节能产品 提高风机的实际运行效率 5 风机节能的途径与对策风机节能的途径与对策管网系统的合理设计与配置风机的合理选型现有现场运行风机的节能技术改造 5.1 主要节能风机产品系列主要节能风机产品系列 4-72及及B4-72系列离心通风机系列离心通风机 用途：4-72系列风机可用作一般工厂及大型建筑物的室内通风换气，B4-72系列风机可
15、用作易燃和挥发性气体的通风换气。6号以下最高效率为86%、6号以上最高效率为89%G（Y）4-73系列离心通风机系列离心通风机 用途：该系列风机为锅炉鼓、引风机，适用于火力发电厂中2670t/h蒸汽锅炉的鼓、引风机系统，G4-73系列风机亦可用于矿井通风以及一般通风，最高效率为87%循环流化床锅炉风机循环流化床锅炉风机 用途：循环流化床锅炉具有效率高、燃用煤质广、体积小、环境污染少等特点，是今后重点推广的新型锅炉节能产品，最高效率为87%9-19、9-26系列高压离心通风机系列高压离心通风机 用途：这两种系列的风机一般用于冶炼炉和高压强制通风的场所，9-19系列最高效率为81.5%；9-26系
16、列最高效率为81.2%T35系列轴流通风机系列轴流通风机 用途：该系列风机主要用于厂房及其它建筑的通风换气，也可在较长的排气管道内间隔串联安装，以提高管道中的压力。最高效率为77%BKJ66-1系列矿井局部轴流通风机（局扇）系列矿井局部轴流通风机（局扇）特点：由一级子午加速叶轮、前后风筒和主风筒组成，配用KB型矿用防爆电机。效率曲线平坦、高效区宽，适用于经常变工况的场合。最高效率为92%，比JBK型风机效率提高25%。5.1 主要节能风机产品系列主要节能风机产品系列 FZ系列纺织轴流通风机系列纺织轴流通风机 特点：整个机组由主机、静叶调节装置、扩散筒和集流器等组成。采用双速防潮电动机驱动，静叶
17、调节装置通过手动机构或用气泵及伺服电机调节。装置效率80%以上VARIAX动叶可调轴流通风机动叶可调轴流通风机 特点：高效率区与电站风机运行时的变工况范围相适应，不论满负荷或部分负荷运行，风机的效率都较高，节能效益大。锅炉100%负荷时，最高效率为86.5%4-71型高效低噪声离心通风机型高效低噪声离心通风机 特点：采用三元流动设计方法，叶片为板型，结构简单、工艺性好、传动方式与4-72型风机相同，便于更新。最高效率为90.5%5.1 主要节能风机产品系列主要节能风机产品系列 TLT动叶可调轴流通风机动叶可调轴流通风机 用途：适用于电厂、隧道、矿井及风洞装置。运行效率在83 88%KKK系列静
18、叶可调轴流通风机系列静叶可调轴流通风机 特点：该系列风机既有进口导叶装置，又有出口导叶装置，以适应工况变化需要。最高效率86%2K56系列矿井轴流通风机系列矿井轴流通风机 特点：风机为双极轴流通风机，可返风。装置的最高静压效率为85.3%DH型离心压缩机型离心压缩机特点：主要用于大型企业的空气动力站及空气分离装置。采用三元流动叶轮和进口导叶调节，每级叶轮均在最佳转速下工作，级间设有高效率的气体冷却器，接近等温压缩，传动机构为高精度齿轮。整机效率82%5.1 主要节能风机产品系列主要节能风机产品系列 5.2 管网的合理设计与配置管网的合理设计与配置 管网管网设计设计与配与配置不置不合理合理因素因
19、素 多余的管件和流场的急变。管路系统中存在多余的管接头、弯头、三通及阀门等管件；管路突然扩大、突然缩小、突然分流、变向或急转弯等。漏风。在通常管网中，泄漏多发生在节流阀门（挡板）处、管路连接处以及风机站本身。风机进口管路布置不合理表现：1.进口缺少必要的直管段，或通过渐扩变径管与进口相连；2.风机进口与急弯管路直接相连；3.风机进口与突然收缩管相连，或进气箱结构不合理。风机出口管路布置不合理表现：1.风机出口直接接90弯管或逆向弯管；2.风机出口直接接分支管路；3.风机出口直接接突然扩大管。5.2 管网的合理设计与配置管网的合理设计与配置 管网管网的合的合设计设计配置配置措施措施风机进口处流速
20、比较均匀，无涡流区。风机进口前有一段直管段，其长度L0不小于2.5De（De为进口当量直径），是等直径的或略带收敛的管段。改善风机出口条件的最好办法，是接一段直管段 长度L02.5De。如果不得不接弯管，加装导流叶片 尽量减少沿程和局部阻力。力求使管网布置最简单 管线尽量短、管内流速接近经济流速。另一方面，截面不宜突变，若必须扩大截面，采取渐扩管。为减少弯曲管路中的流动损失，采用导流叶片 采用合适的密封技术，把漏风降低到最低程度。5.3 风机的合理选型风机的合理选型 通风通风机的机的选型选型原则原则满足系统的使用风压和风量。风压和风量，须经过准确的分析和计算，如有可能以实测值为基础。属新建，可
21、借鉴类似系统运行数据，设计余量10%，掌握系统参数的最大值与最小值，以便运行调节 按高效、节能及低噪的主次选型。通常，对于功率大的风机高效让位于节能；对于功率虽不大，但数量多的风机，选型时应注意高效按环境、输送介质及特殊要求选型。如：矿井风机主扇要满足“反风”的要求；烧结鼓风机要求耐磨；锅炉引风机需要较大的调节深度；易燃易爆环境中运行的风机要选防爆型等等 5.4 提高风机的实际运行效率提高风机的实际运行效率风机的运行工况点是风机在某一转速下的性能曲线与管网阻力特性线的交点。风机实际运行时，并非永远停留在设计工况点上，它随用户的需求或外界条件的变化而变化，也就是风机实际上处于变工况下工作。要想使
22、风机的风压或风量达到某一目标值，就需要对风机或管网进行为人为地控制，亦称调节。通过有效地调节，实现在保证风机能够稳定工作的条件下，既要满足生产对流量或压力的要求，又能最大限度地节能。对于鼓风机和压缩机，出口节流调节方式耗功最多。如果相对流量变化不大时（或称调节深度小时），几种调节方式耗功差别不大。调节深度越大，节能效果越显著。变速调节曲线接近理想曲线。变速调节方式优越，特别是采用变频电机调速的节能方案为最佳，但需要增设变频装置。对于中小容量的变频调速建议积极试用；由于大容量高电压变频调速装置价格较高，应结合具体情况，综合比较来决定。现场风机节能技术改造是风机节能的有效方法现场风机节能技术改造是
23、风机节能的有效方法更换叶轮更换叶轮 新轮换旧轮：叶轮是风机的核心部件，直接影响风机的性能。只要机壳等部件完好，以新型高效叶轮取代气动性能差的旧式叶轮，有良好的效果。小轮换大轮：由于选型不当或其它原因造成风机实际流量比所需流量大得多，若采用调节的办法又存在设备投资和经济性等问题，此时就可考虑采取小轮换大轮的方法。改变叶片长度法改变叶片长度法 截短或加长叶片是对风机的局部改造，当尺寸变化小于原叶轮直径的15%时，叶片的出口角和效率变化不大，认为改造前后仍满足几何相似。可借助相似原理估算风机性能，或者根据需要计算叶片被截短或加长的尺寸。5.5 现有运行风机的节能技术改造现有运行风机的节能技术改造叶片
24、形状的改进叶片形状的改进 将轴流式通风机的直叶片换成扭曲叶片，效率可以提高2%3%。这种方法在纺织及矿山用风机改造中都取得了良好的效果。改善径向间隙改善径向间隙 在轴流式通风机中，径向间隙与轴向间隙相比，对风机性能影响较大。在保证安全运转的条件下，适当减少径向间隙，即可收到节能效果。改变动叶数量法改变动叶数量法 如矿井主通风机在初期运行时所需的风压往往较低，因此，可将两级的轴流通风机中的第一级动叶全部卸掉，或者在每个叶轮上对称地卸下4或8个叶片，以满足初期运行的需要，并达到节能的目的。5.5 现有风机的技术改造与节能现有风机的技术改造与节能降低排气动能降低排气动能 某矿井主通风机的出口动压达2
25、00Pa，占风机全压的40%。出口安装扩压器后，动压降至60Pa。仅此一项，风机的能耗就减少20%左右。5.5 现有风机的技术改造与节能现有风机的技术改造与节能6 合肥通用机械研究院参与风机节能的工作合肥通用机械研究院参与风机节能的工作承担承担中国用能产品能效状况白皮书中国用能产品能效状况白皮书制冷设备、空压机、制冷设备、空压机、通风机和离心泵的编写通风机和离心泵的编写 6 合肥通用机械研究院参与风机节能的工作合肥通用机械研究院参与风机节能的工作承担承担“十一五十一五”国家科技支撑计划项目：国家科技支撑计划项目：低速多级离心式鼓风机节能与可靠性技术研究低速多级离心式鼓风机节能与可靠性技术研究承担承担“十一五十一五”国家科技支撑计划项目：国家科技支撑计划项目：典型节能产品能耗评价体系与规范研究泵、风机和阀门典型节能产品能耗评价体系与规范研究泵、风机和阀门结束片
