碳纤维风机极大地改善工业冷却塔风机性能

1、碳纤维风机极大地改善工业冷却塔风机的性能CFRPFanGreatlyImprovestheIndustrialCoolingtowerFanPerformance中化工程沧州冷却技术有限公司WangJinyouChinaChemicalEngineeringCangzhouCoolingTechnologiesCo.,Ltd王进友：摘要摘要：通过对碳纤维风机和玻璃钢风机在某化工厂的实塔对比测试的数据进行整理和分析，碳纤维风机比同型号国际先进水平的玻璃钢风机的风量高13%。碳纤维风机在工业冷却塔中的应用使风机的性能有了飞跃，在出力、节能方面处于世界领先水平。Abstract:Throughana

2、lysisandresearchofthetestdataofCFRPfanandGFRPfanin2coolingtowersinthesamechemicalfactory,comparedwiththemodelsofinternationaladvancedlevelofglassfiberreinforcedplasticfan,airvolumeflowrateis13%more.Carbonfiberreinforcedfanappliedinindustrialcoolingtowercausesthefanperformanceofaleap,isaworldleadingl

3、evelinoutput,energysaving.关键词：碳纤维风机，工业冷却塔，节能，风量，动压，风速Keywords:CFRPfan,industrialcoolingtowers,energysaving,airflowrate,airvelocitypressure,airvelocity背景工业冷却塔是化工、石化、钢铁、电力等行业的重要设备，在夏季生产中，按照世界通用的惯例，风机需要调到最大风量以满足生产的需要。若风机处于最大风量仍然不能满足生产需要，则可能需要大量补充生产水（大排大补）或/和降低生产负荷。大排大补浪费了大量水资源以及水中的药剂，浪费了大量补水所需的能量，排出的水和

4、药剂以及循环水中的菌藻等造成了环境污染。分析冷却塔无法达到设计处理能力主要是由以下几个原因导致的：供应商提供的冷却塔填料重量太少，性能以次充好，达不到设计时采用的实验室性能；供应商提供的配水系统配水管道和喷头数量太少，配水不均匀，无法达到实验室测试时的配水均匀程度。供应商提供的冷却塔结构无法达到空气或水流的均匀分布，达不到实验室测试时的配风配水均匀程度。供应商提供的风筒底口和出口直径小，风筒高度小，无法达到理想的动能回收功能。供应商提供的风机叶片数量少、质量差；供应商提供的电机功率不足。在只更换风机扇叶和轮毂的条件下，能否大幅度提高冷却塔的出力是一个重要课题，因为更换风机是冷却塔改造最为简易的

5、办法。碳纤维风机在风电中的大规模应用为我们提供了一个解决冷却塔风量不足的方案，因为同属于扇叶，碳纤维风扇在风电中的优势应该也是在冷却塔中的优势。测试原因和方法某公司有三个循环水场，均采用L92风机逆流冷却塔，塔体名义平面尺寸相同，均为18m×18m，其他数据详见下表。运行中，业主发现，一循和三循冷却塔在夏季无法满足生产要求。将风机调整到最大出力（冷却塔能够正常运行的最大角度），仍然需要大量补充生产用水，且出塔水温超过冷却塔设计水温2。为了尽快解决问题，业主对冷却塔风机进行4343了标定。冷却塔设计风量为273×10m/h,实测冷却塔风机最大出力只有220×10m/

6、h。二循43冷却塔的风机为国产风机，最大出力为260×10m/h。因此，业主要求将三循冷却塔风机更换为出力更大的风机。三循冷却塔风机全部更换为中化工程沧州冷却技术有限公司碳纤维专利风机，一循某格冷却塔更换为国际领先水平的C公司玻璃钢8叶片风机。初步测试中国沧州公司碳纤维风4343机的出力为300×10m/h，欧洲C公司风机风量为275×10m/h。为了进一步了解冷却塔风机的性能，业主决定进行实塔测试，确定冷却塔风机的性能，为以后冷却塔改造做准备。表1：各循环水场风机的配置情况循环水场序号123风机最大出力43×10m/h220260220原配套风机厂商更

7、换后风机配套厂商风机最大出力×4310m/h278.7315.2欧洲A公司，5叶片中国B公司，8叶片欧洲A公司，5叶片欧洲C公司，8叶片中国沧州公司，8叶片按照相关标准，冷却塔引风机风量的测试是在风机断面处风筒的喉部按照等面环划分，并在等面环的中心点布点测试。按照风筒喉部动压和风机入口的湿空气密度可以求出各个测点的风速，各测点的风速乘以等面环的面积之和即为风机风量。测试结果按照相关标准，在风筒喉部4个相互垂直的半径,风别测试风机动压，玻璃钢风机测试结果见表2，碳纤维风机测试结果见表3。风机风量按下式计算：G=3600FK0212Ni=1Nhd式中：G-体积风量，m3/hF一有效通风面

8、积，m2K。一毕托管校正系数，K0=1；Hv一风筒喉部动压，Pa；2一出塔湿空气密度，按测试三方约定，kg/m3。N=15根据表中数据可以求出C公司风机的风机出力为278.7×10m/h,沧州碳纤维专利风机43出力为315.2×10m/h。其电机电流分别为13.7A和13.8A，电机的功率系数为0.84，电机额定电流为15.1A，电机额定功率为200kW。43按照业主的测试报告，C公司风机风量为290.6×10m/h，实际上是计算上失误或误差，一是平均风速高了一些，另外该风机的轮毂直径并非1.2m，而是1.4m，所以按照测试数据43得出的C公司风量为278.7&#

9、215;10m/h；而沧州公司的风机风量计算基本相同。把各个测点的数据用平滑曲线做出分布图，见图1、图4、图6。观察动压分布图可以发现，沧州公司的碳纤维风机比C公司玻璃钢风机的动压明显高，且分布更加均匀，靠近风筒侧的动压则基本不变甚至变小。这可以用来解释为什么碳纤维风机在比玻璃钢风机风量大时，风筒的振动并没有增加。当然，风筒的主要材料是玻璃纤维和不饱和聚酯树脂，这与碳纤维风机扇叶的材料区别很大，碳纤维风机有较好的阻尼特性，可以避免与风筒之间产生的振动，这也是主要原因之一。风机风速的分布与风机动压分布相似，详见图2、图3、图5。观察风速分布图可以发现，沧州公司的碳纤维风机比C公司的玻璃钢风机风速

10、高，且分布更加均匀，尤其是靠近风机轮毂处，风速明显比玻璃钢风机大一些。这充分说明碳纤维风机的入口速度更加均匀。43其他的测试结果在实塔测试中，还测试了沧州公司碳纤维及C公司玻璃钢风机不同叶片角度下的静压、动压和电机电流。从外观来看，碳纤维叶片从静止到运行，整个过程风机扇叶几乎没有变形（下垂），这和玻璃钢风机区别较大，分析其主要原因是碳纤维风机的刚度非常大。风机表面光亮无尘土，这和其优良的导电性相关。安装过程中明显感觉到碳纤维风机的重量较轻，这和碳纤维的比重比玻璃纤维小以及碳纤维强度高有关。结论沧州公司专利产品碳纤维风机在相同配置的冷却塔中，能够正常运行的风量远高于玻璃钢风机，比A公司风机高40

11、%以上，比B公司20%以上，比C公司高13%。其中当电流分别为13.7A和13.8A时，处于世界领先水平的C公司玻璃钢风机和沧州公司碳纤维专利风4343机的风量分别为290.6×10m/h和314.9×10m/h。即当电流相同时，碳纤维风机的风量比效率最高的处于世界领先水平的C公司玻璃钢风机高8%。按照风机定律，风机能耗与风量的立方成正比，根据上面的数据，从理论上讲，碳纤维风机比玻璃钢风机能耗降低25%。冷却塔风机出力大幅度提高可以反映在以下几个方面的好处：1.节水。可以大幅提高冷却塔出力，从而避免夏季生产时大排大补。在本案例中，冷却塔风机更换为碳纤维风机后出力大幅度提高，不但不需要大排大补，在夏季生产时还可以停一台至两台风机。2.节能。比世界领先水平的玻璃钢风机更节能25%，使碳纤维风机在出风量和能耗上创造了新的世界领先水平。同时可以避免大量补充生产水所需要的大量能耗，可能比风机能耗高得多。3.环保。由于避免了夏季生产的大排大补，可以避免由于大量排水导致的大量污水的排放。4.安全生产。碳纤维风机的使用使冷却塔出力大大提高，从而保障了工厂夏季生产。5.碳纤维风机在大