燃燒試驗設備節能減排改造研究

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摘要：本文以某燃燒試驗設備節能減排改造為例，介紹了自動再循環流量閥的相關技術和應用實例，提出了一套試驗器水系統節能減排調節方案，全面分析了節能減排改造及運行調節帶來的環境效益、社會效益和經濟效益。對于目前大量老舊試驗設備節能減排改造及節能運行調節，都具有非常大的示范意義。

關鍵詞：試驗設備；節能減排；改造；自動再循環流量閥；運行調節

隨著“兩機”專項不斷深入推進，航空發動機設計試驗論證逐步增多，與此同時，試驗設備自身缺陷及后期維護使用不當等問題也相繼暴露，這些問題的出現不僅造成了能源的浪費，同時，也帶來了環境的污染。由于國家大力倡導生態文明建設，因此，對工業企業老舊設備采取因地制宜的節能環保改造勢在必行。近年來，國家對工業設備的節能降耗和環保排放工作的重視程度逐漸提高，各地方的工業設備節能環保執行標準也在不斷提升。因此，工業企業正在不斷地加大生產設備節能減排改造力度，這對于減少污染物的排放、提高能源利用率、改善企業生產質量都有著十分重要的意義。通過節能減排改造使企業在不斷提高環境與社會效益的同時，也提高了自身的經濟效益。本文以某燃燒試驗設備噴淋水系統改造為例，介紹了自動再循環流量閥的技術應用，通過運行調節，達到了預期的節能減排效果。

1項目概況

1.1項目改造背景。某燃燒試驗設備在試驗過程中，主要通過高壓噴水使試驗設備冷卻降溫，但由于試驗設備噴淋效率較低，同時，噴淋水無法實現自主調節控制，從而造成排水量較大、溫度高且具有污染性。目前，試驗產生的噴淋水大部分均直接排放在地面，既造成水資源浪費，又污染環境，同時，冬季會造成路面結冰，存在安全隱患。從供水源頭做起，堅持成本工程至上，對該問題提出解決方案，通過試驗設備端增設自主調節及相關適應性改造控制噴淋水量，實現節能減排，進而消除安全隱患。1.2主要改造思路及方案。（1）提高噴淋效率，降低噴淋水排放量。正常試驗狀態下，試驗設備溫度很高，水為試驗設備進行噴淋降溫后會被汽化，全部以水蒸氣的形式經排氣消音塔排放至大氣，而現階段，受試驗設備噴淋效率的影響，同時考慮試驗設備安全，往往會增加噴淋水的使用量，進而增加噴淋水的排放量，造成不必要的浪費。為了提高噴淋效率，提出在試驗設備端增加水量調節閥門及配套管路，根據試驗情況，實時進行噴水量的自主調節，基本做到用多少排多少，多余的水通過新增回水管路回至工業循環水池，從而避免浪費、節約成本，同時，降低排水量，減少環境污染。（2）供水設備優化，保障試驗設備安全。若試驗設備端需實現噴淋水量的自主調節，勢必對其他試驗設備供水系統產生沖擊，因為現有高壓供水系統設計建設相對較早，設備相對陳舊、性能退化嚴重，若保障試驗供水安全穩定，需對現有供水設備進行適應性改造。經多方學習調研，提出將現有高壓泵出口逆止閥更換為自動再循環流量閥，并對供回水管路做出相應調整，以保證試驗用戶進行自主調節時，供水設備運行可靠，保障試驗設備的安全。（3）某燃燒試驗設備端改造方案。在原有DN200總供水管路上增設一個DN200的電動調節閥門，提高閥門控制可靠性；同時，在原有DN200電動閥門和新增DN200電動閥門之間的管路上連接一段DN100回水調節管路，回水至工業循環水池，同時，在回水管路上增設電動調節閥門。（4）高壓供水系統改造方案。將高壓水泵出口逆止閥更換為自動再循環流量閥，并增設自動再循環流量閥旁路出口至水池的回水管路。

2自動再循環流量閥

自動再循環流量閥分為主路和旁路兩個出水路徑，主路止回閥對泵提供即時保護，其開啟與旁路是靠機械聯動的，隨時保證泵需要的回流量，自動再循環閥的工作原理圖及實物圖見圖1，外形結構簡圖如圖2所示，選用自動再循環流量閥可以適用于水泵額定運行工況。圖1自動再循環流量閥工作原理圖及實物圖自動再循環流量閥工作原理是：泵啟動時，主路止回閥在彈簧力及閥瓣自重的作用下，處于關閉位置，使與主閥瓣接觸的杠桿左端處在最低位置，杠桿右端處在最高位置，杠桿撥動旁路控制閥處在開啟位置。此時，串聯活塞左腔與旁路出口接通，壓力相對較低，而與閥門中腔相通的串聯活塞密封面處壓力較高,將串聯活塞向左推動至完全開啟，保證泵正常運轉的最小回流量。

3節能運行調節方案

為確保節能調節方案的可實施性，需進行試驗設備端和水力發電站聯調。通過調節，確定某燃燒試驗設備高壓進水管路新增DN200電動調節閥的開度值，在保證開度值不變的前提下，某燃燒試驗設備各級噴水閥門可以實現按需自由調節，同時，供水流量大于實際需求時，利用回水管路調節流量，從而實現減排。項目實施后，水力發電站高壓水系統可實現以泵的額定工況向各用戶供應高壓水，試驗設備端通過閥門進行自主調節，經旁通回水至工業循環水池實現減排，控制工業水浪費，節約成本。同時，水力發電站通過增設自動再循環流量閥來保證調節過程中水壓流量波動時水泵等設備的安全。3.1調節操作流程。（1）啟泵前檢查，具體檢查項目見表1。（2）啟動軟啟。（3）在泵出口閥門關閉情況下，使泵穩定運行3～5min，并記錄下此狀態下的電機電流。（4）穩定運行結束后，緩慢開啟泵出口閥門，直至達到安全閥值。（5）啟動后檢查。（6）水泵在104A電流下穩定運行15min后，記錄下泵出口閥門開度值。（7）通知某燃燒試驗設備試驗員，在保證某燃燒試驗設備高壓水入口壓力不小于5.5MPa的條件下，緩慢開啟高壓水入口端第一個DN200電動調節閥門，每次閥門開度百分比的調整值為1。（8）為確保水泵運行安全，水力發電站現場調試人員要隨時關注水泵電機電流值的變化，當電機電流值超過100A時，需立即通知某燃燒試驗設備試驗員停止閥門調節，并記錄下當前狀態下的閾值K、閥前壓力值P及電機電流值。（9）當水力發電站電機電流超過100A時，仍未滿足某燃燒試驗設備供水量或壓力需求，則需再啟動一臺高壓泵并重復4～8節操作。（10）閾值K及閥前壓力值P確定后，先關閉泵出口閥，再進行停泵操作，最后，關閉某試驗廠房高壓水總供水閥，調試結束。3.2調節結果分析。（1）水泵電機電流。如圖3所示，調試過程中在滿足某燃燒試驗設備供水流量和壓力的前提下，水泵電機電流始終低于104A（水泵額定電流），說明安裝自動再循環流量閥后，可以有效保證水泵在額定工況下工作，保障水泵等設備運行安全。（2）某試驗器進水閥門開啟度。經調試，在DN100旁通回水閥門完全關閉的情況下，每次試驗時，某燃燒試驗設備1號DN200電動調節閥閥門開度值應控制在19%，依供水需求不同可在16%～19%開度值范圍內進行調整，2號DN200電動調節閥閥門開度值應控制在13%并保持不動。在此狀態下，某燃燒試驗設備可正常進行試驗的噴水降溫，同時，保障試驗件設備以及水泵的運行安全。

4效益分析

在某燃燒試驗設備節能減排改造中，將原有的高壓供水系統改為便于調節控制的操作系統。同時，由于采用了新的節能調節方案，使整個供水系統達到了按需供水的要求，可以實現在節能減排的同時，保持試驗用水的正常供應。經過改造，試驗設備噴淋水量得到了明顯控制，排放現場具體情況見圖6、圖7。通過本次改造實現了噴淋水的減量化，在降低污染、節約水資源的同時，也保障了廠區的安全，產生了良好的社會效益。

5結語

綜上所述，應用自動再循環流量閥對某燃燒試驗設備進行節能減排改造，目前，小狀態試驗已實現零排放，達到預期效果，此方案可行。某燃燒試驗設備端通過閥門進行自主調節，經旁通回水至工業循環水池實現減排，控制工業水浪費，節約成本，并極大地減少了污染物的排放，保護環境。水力發電站高壓水系統可實現以泵的額定工況向各用戶供水，同時通過增設自動再循環流量閥來保證調節過程中水壓流量波動時水泵等設備的安全。

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作者:王婧 單位:中國航發沈陽發動機研究所