通钢小型电机冷却工程节能设计

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摘要 ：设计风冷方案，采用设计手段，使用户可根据季节变化，实现室外吸风与室内吸风的转换，冬季不使用加热蒸汽的情况下，成功解决了轧机电机结露问题，经济效益、社会效益和环境效益显著。

关键词：轧机电机冷却经济效益社会效益环境效益

中图分类号：TE08 文献标识码： A

1.概况

通钢小型连轧工艺有十七架轧机,其中粗轧七架,中轧四架,精轧六架。

轧机电机在生产过程中,产生大量的热量需要通过空气或水将热量带走,以保证轧机电机的正常工作。轧机电机冷却系统设计是否合理将直接影响生产安全和经济效益。

2.轧机电机冷却方案选择

一般情况下大型轧机电机的冷却系统采用水冷系统,这主要是大型轧机电机所需的冷却风量大,相应的风道截面也大,风道在车间内的布置较水管道的布置困难得多,而水冷系统的投资及运行费用与风冷系统的投资及运行费用基本相当。

通钢小型连轧工程属于较大的改造工程,并利用通钢650轧钢车间厂房进行改造,650轧钢车间厂房为不采暖的高大厂房,如采用水冷系统,冬季轧线正常生产时钢坯及加热炉将散发大量的热量,水冷系统不会出现冻结问题,而冬季的设备维修期,由于老厂房保温不好及厂区蒸汽量的不足,既使有采暖,也很难保证水冷系统不冻结,一旦水冷系统发生冻结,不但影响生产,而且引起的损失是巨大的,甚至引起生产工艺摊痪,主体专业考查也证明了这一点。

据此本次轧机电机冷却设计采用风冷系统。

3.基础数据

轧机电机所需冷风量由电机生产厂家哈尔滨电机厂提供，七架粗轧电机所需的总风量89640 m3/h,四架中轧电机所需的总风量53280m3/h,六架精轧电机所需的总风量100440 m3/h。

风冷系统总风量V=243360 m3/h。

4. 轧机电机冷却系统的划分

本设计按工艺设备的布置情况划分为粗、中、精轧三个风冷系统,此种划分即便于风道在车间内的布置,又便于各系统风量的调节,也有利于利用旧有建筑做为风冷机房的改建。见图一,主车间大的辅助房间设两个风冷机组,小的辅助房间设一个风冷机组。

较好地利用了旧有建筑物。

图一.风冷系统平面图

5. 轧机电机冷却系统的设计

轧机电机风冷有下列两种方案可供选择:

方案一：室外空气过滤器加热器风机轧机电机室内

方案二：室内空气过滤器风机轧机电机室内

方案分析：

在通化地区如采用方案一，为了保证轧机电机轴承油的良好状态,进入轧机电机的冷却空气温度要求，最低不应低于0℃,最高不应超过40℃,因此，冬季需对吸入的室外空气进行加热,加热吸入的室外空气热媒采用通钢厂区生产蒸汽管网的蒸汽，经计算所需蒸汽量2.4t/h(详见节能分析),就通钢冬季生产蒸汽较为紧张的情况下,采用方案一是不合适的,但此方案在夏季运行时，吸入的是室外空气，虽经轧机电机吸热后排入车间，由于空气温升较小（温升2℃左右），风冷系统运行对轧机主车间室内温度影响较小。

如采用方案二,冷空气经轧机电机排出后，温度升高，置换出的热量折合蒸汽0.2t/h(详见节能分析),因而此热空气冬季可兼作采暖用,但夏季会造成车间内过热。

通过上述分析，两种风冷方案均有优缺点,选用任一方案对全年来说都有不足之处。

通钢现有正在运行的高速线材轧机电机风冷采用的是方案一,在运行过程中由于冬季厂区蒸汽量不足,风冷系统吸入的室外空气经加热器后温升不够,至使轧机电机表面结露，影响生产。现场解决的办法是,冬季打开风机房密闭小室的门,冷却风机直接抽吸室内空气送到轧机电机。电机表面结露问题虽然得到了解决，但由于吸入的室内空气没有通过过滤器净化处理,直接进入了轧机电机,增加了轧机电机维修频率，同时缩短了轧机电机使用寿命。

本设计吸取通钢高速线材轧机电机风冷系统的经验，融上述两种风冷方案于一体,使风冷系统可根据季节变化,实现室外吸风与室内吸风的转换,即系统在夏季处于方案一状态下运行,冬季处于方案二状态下运行。具体方式见图二和图三。

图二.中、精轧系统剖面图

注:1.外窗 2.百叶窗 3.进风口 4.过滤器 5.加热器6.风机 7.百叶窗

中、精轧系统运行方式:

夏季:打开外窗1,进风口3的进风门关闭。

室外空气百叶窗2过滤器4加热器5(不启动) 风机6轧机电机室内。

冬季:关上外窗1, 进风口3的进风门打开。

室内空气百叶窗7进风口3过滤器4加热器5(需增加室内操作人员舒适度的情况下启动) 风机6轧机电机室内

图三.粗轧系统剖面图

注:1.外窗 2.百叶窗 3.进风口对开门 4.过滤器 5.加热器 6.风机 7.室内吸风口

粗轧系统运行方式:

粗轧系统所处的房间由于标高较低,故采用吸风管道从主车间室内吸风,并通过在吸风道内所设的对开门,实现对季节的转换。

6.节能分析

轧机电机风冷实现季节转换后，节约冬季加热吸入的室外空气所需的热量:

Q=VCr(t1-t2)

V:风冷系统总风量243360 m3/h

C:空气的比热1.005kJ/Kg.k

r:空气的容重1.29Kg/m3

t1-保证电机不结露的温度5℃

t2-室外通风计算温度-17℃

Q=243360X1.005X1.29X(5+17)=6940000KJ/h

该热量折合通钢厂区蒸汽压力为0.8MPa，温度250℃的蒸汽约2.4t/h。

按通化地区采暖天数167天计算,一个采暖季消耗蒸汽9619t,按目前通钢蒸汽成本价格120元/t计算,年可节约115万元人民币,经济效益明显。

另外，根据哈尔滨电机厂提供资料，通入轧机电机的空气可温升2℃左右,故该风冷系统与水冷系统比较,风冷系统冬季可补充到轧机车间的热量为:

Q=243360X1.005X1.29X2=640000KJ/h

该热量提高了冬季生产车间的室内温度，改善了工人冬季的操作环境。

7.社会效益和环境效益

通钢小型电机风冷工程目前已运行多年,运行状况良好。

实践证明，本设计方案，不但改善了轧钢车间工人冬季的操作环境，而且缓解了通钢冬季蒸汽供应紧张的状况，收到了很好的社会效益。由于本方案年减少了9619t蒸汽的使用，有效减少了生产蒸汽所产生的废气、二氧化硫 、粉尘污染，改善城市环境，还城市兰天，同时噪声减少，还城市宁静，保护市民的身体健康，收到了较好的环境效益。预计每年可减少污染物排放量如下：

二氧化硫：26t

烟尘：6t

8.结论

通钢小型电机风冷系统运行经验表明,在采暖地区,轧机电机冷却方式采用风冷,并设季节转换设施,是比较节能的设计方案。该项目收到了明显的经济效益、社会效益和环境效益。

个人简历：李淑荣（1964-）,女，1984年毕业于长春冶金建筑学校供热通风专业，1990年毕业于哈尔滨建筑工程学院（现哈尔滨工业大学）供热通风专业，大学本科工学学士，供热通风高级工程师，现从事供热通风专业技术管理工作。