燃烧试验设备节能减排改造研究

摘要：本文以某燃烧试验设备节能减排改造为例，介绍了自动再循环流量阀的相关技术和应用实例，提出了一套试验器水系统节能减排调节方案，全面分析了节能减排改造及运行调节带来的环境效益、社会效益和经济效益。对于目前大量老旧试验设备节能减排改造及节能运行调节，都具有非常大的示范意义。

关键词：试验设备；节能减排；改造；自动再循环流量阀；运行调节

随着“两机”专项不断深入推进，航空发动机设计试验论证逐步增多，与此同时，试验设备自身缺陷及后期维护使用不当等问题也相继暴露，这些问题的出现不仅造成了能源的浪费，同时，也带来了环境的污染。由于国家大力倡导生态文明建设，因此，对工业企业老旧设备采取因地制宜的节能环保改造势在必行。近年来，国家对工业设备的节能降耗和环保排放工作的重视程度逐渐提高，各地方的工业设备节能环保执行标准也在不断提升。因此，工业企业正在不断地加大生产设备节能减排改造力度，这对于减少污染物的排放、提高能源利用率、改善企业生产质量都有着十分重要的意义。通过节能减排改造使企业在不断提高环境与社会效益的同时，也提高了自身的经济效益。本文以某燃烧试验设备喷淋水系统改造为例，介绍了自动再循环流量阀的技术应用，通过运行调节，达到了预期的节能减排效果。

1项目概况

1.1项目改造背景。某燃烧试验设备在试验过程中，主要通过高压喷水使试验设备冷却降温，但由于试验设备喷淋效率较低，同时，喷淋水无法实现自主调节控制，从而造成排水量较大、温度高且具有污染性。目前，试验产生的喷淋水大部分均直接排放在地面，既造成水资源浪费，又污染环境，同时，冬季会造成路面结冰，存在安全隐患。从供水源头做起，坚持成本工程至上，对该问题提出解决方案，通过试验设备端增设自主调节及相关适应性改造控制喷淋水量，实现节能减排，进而消除安全隐患。1.2主要改造思路及方案。（1）提高喷淋效率，降低喷淋水排放量。正常试验状态下，试验设备温度很高，水为试验设备进行喷淋降温后会被汽化，全部以水蒸气的形式经排气消音塔排放至大气，而现阶段，受试验设备喷淋效率的影响，同时考虑试验设备安全，往往会增加喷淋水的使用量，进而增加喷淋水的排放量，造成不必要的浪费。为了提高喷淋效率，提出在试验设备端增加水量调节阀门及配套管路，根据试验情况，实时进行喷水量的自主调节，基本做到用多少排多少，多余的水通过新增回水管路回至工业循环水池，从而避免浪费、节约成本，同时，降低排水量，减少环境污染。（2）供水设备优化，保障试验设备安全。若试验设备端需实现喷淋水量的自主调节，势必对其他试验设备供水系统产生冲击，因为现有高压供水系统设计建设相对较早，设备相对陈旧、性能退化严重，若保障试验供水安全稳定，需对现有供水设备进行适应性改造。经多方学习调研，提出将现有高压泵出口逆止阀更换为自动再循环流量阀，并对供回水管路做出相应调整，以保证试验用户进行自主调节时，供水设备运行可靠，保障试验设备的安全。（3）某燃烧试验设备端改造方案。在原有DN200总供水管路上增设一个DN200的电动调节阀门，提高阀门控制可靠性；同时，在原有DN200电动阀门和新增DN200电动阀门之间的管路上连接一段DN100回水调节管路，回水至工业循环水池，同时，在回水管路上增设电动调节阀门。（4）高压供水系统改造方案。将高压水泵出口逆止阀更换为自动再循环流量阀，并增设自动再循环流量阀旁路出口至水池的回水管路。

2自动再循环流量阀

自动再循环流量阀分为主路和旁路两个出水路径，主路止回阀对泵提供即时保护，其开启与旁路是靠机械联动的，随时保证泵需要的回流量，自动再循环阀的工作原理图及实物图见图1，外形结构简图如图2所示，选用自动再循环流量阀可以适用于水泵额定运行工况。图1自动再循环流量阀工作原理图及实物图自动再循环流量阀工作原理是：泵启动时，主路止回阀在弹簧力及阀瓣自重的作用下，处于关闭位置，使与主阀瓣接触的杠杆左端处在最低位置，杠杆右端处在最高位置，杠杆拨动旁路控制阀处在开启位置。此时，串联活塞左腔与旁路出口接通，压力相对较低，而与阀门中腔相通的串联活塞密封面处压力较高,将串联活塞向左推动至完全开启，保证泵正常运转的最小回流量。

3节能运行调节方案

为确保节能调节方案的可实施性，需进行试验设备端和水力发电站联调。通过调节，确定某燃烧试验设备高压进水管路新增DN200电动调节阀的开度值，在保证开度值不变的前提下，某燃烧试验设备各级喷水阀门可以实现按需自由调节，同时，供水流量大于实际需求时，利用回水管路调节流量，从而实现减排。项目实施后，水力发电站高压水系统可实现以泵的额定工况向各用户供应高压水，试验设备端通过阀门进行自主调节，经旁通回水至工业循环水池实现减排，控制工业水浪费，节约成本。同时，水力发电站通过增设自动再循环流量阀来保证调节过程中水压流量波动时水泵等设备的安全。3.1调节操作流程。（1）启泵前检查，具体检查项目见表1。（2）启动软启。（3）在泵出口阀门关闭情况下，使泵稳定运行3～5min，并记录下此状态下的电机电流。（4）稳定运行结束后，缓慢开启泵出口阀门，直至达到安全阀值。（5）启动后检查。（6）水泵在104A电流下稳定运行15min后，记录下泵出口阀门开度值。（7）通知某燃烧试验设备试验员，在保证某燃烧试验设备高压水入口压力不小于5.5MPa的条件下，缓慢开启高压水入口端第一个DN200电动调节阀门，每次阀门开度百分比的调整值为1。（8）为确保水泵运行安全，水力发电站现场调试人员要随时关注水泵电机电流值的变化，当电机电流值超过100A时，需立即通知某燃烧试验设备试验员停止阀门调节，并记录下当前状态下的阈值K、阀前压力值P及电机电流值。（9）当水力发电站电机电流超过100A时，仍未满足某燃烧试验设备供水量或压力需求，则需再启动一台高压泵并重复4～8节操作。（10）阈值K及阀前压力值P确定后，先关闭泵出口阀，再进行停泵操作，最后，关闭某试验厂房高压水总供水阀，调试结束。3.2调节结果分析。（1）水泵电机电流。如图3所示，调试过程中在满足某燃烧试验设备供水流量和压力的前提下，水泵电机电流始终低于104A（水泵额定电流），说明安装自动再循环流量阀后，可以有效保证水泵在额定工况下工作，保障水泵等设备运行安全。（2）某试验器进水阀门开启度。经调试，在DN100旁通回水阀门完全关闭的情况下，每次试验时，某燃烧试验设备1号DN200电动调节阀阀门开度值应控制在19%，依供水需求不同可在16%～19%开度值范围内进行调整，2号DN200电动调节阀阀门开度值应控制在13%并保持不动。在此状态下，某燃烧试验设备可正常进行试验的喷水降温，同时，保障试验件设备以及水泵的运行安全。

4效益分析

在某燃烧试验设备节能减排改造中，将原有的高压供水系统改为便于调节控制的操作系统。同时，由于采用了新的节能调节方案，使整个供水系统达到了按需供水的要求，可以实现在节能减排的同时，保持试验用水的正常供应。经过改造，试验设备喷淋水量得到了明显控制，排放现场具体情况见图6、图7。通过本次改造实现了喷淋水的减量化，在降低污染、节约水资源的同时，也保障了厂区的安全，产生了良好的社会效益。

5结语

综上所述，应用自动再循环流量阀对某燃烧试验设备进行节能减排改造，目前，小状态试验已实现零排放，达到预期效果，此方案可行。某燃烧试验设备端通过阀门进行自主调节，经旁通回水至工业循环水池实现减排，控制工业水浪费，节约成本，并极大地减少了污染物的排放，保护环境。水力发电站高压水系统可实现以泵的额定工况向各用户供水，同时通过增设自动再循环流量阀来保证调节过程中水压流量波动时水泵等设备的安全。

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作者:王婧 单位:中国航发沈阳发动机研究所