12 高效翼型轴流风机技术
一、技术名称:高效翼型轴流风机技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:纺织行业 适用于各工序通风换气、温湿度 送风调节、回风系统、回风再利用环节、车间风量平衡补充、温湿度自 控调节等
四、该技术应用现状及产业化情况
我国纺织行业使用的空调风机运行普遍存在技术工艺落后、性能 系数不匹配、功耗大、效率低等问题。据统计,全国在用风机产品的用 电量约占全国发电总量的 10%,纺织行业通风设备能耗约占企业总能 耗的 21%~28%。近年来,尽管国内在纺织空调技术方面做了大量改 进工作,但未取得突破性进展。
高效翼型轴流风机的气动性能高于传统的翼型风机,风机效率明 显提升。利用该技术对纺织空调风机进行改造,一般节电率可达 10% 以上,在全国纺织行业具有较大的节能潜力。目前,该技术已在山东、 河北、河南、安徽、江苏、浙江、广东、湖南、湖北、四川、陕西、新 疆等地的 860 多家纺织企业广泛应用,累计使用约 6 万 5 千多套,节 能降碳效果显著。
五、技术内容
1.技术原理
采用独特的高升阻比先进翼型技术,气体由一个攻角进入叶轮,在翼背上产生一个升力,同时在翼腹上产生一个大小相等方向相反的作用力使气体排出;叶片与叶柄采用过度扭曲矩形连接方式,有效降低风机叶轮旋转时的流动阻力;叶片长度比传统叶片增长,过风面积 增大,可增强叶片做功能力,减少无用功耗,降低同等工况下的轴功率 损失;采用航空特殊铝镁合金材质,比重轻,可减小叶轮自重耗能。通 过上述手段,实现空调风机综合节电的效果。
2.关键技术
(1)先进翼型技术
风机叶轮采用沿叶片弦长函数曲线设计,合理借鉴三元流体理论、飞机机翼、螺旋桨发动机及最佳气动布局等航空先进设计技术,设计 制造高升阻比的先进翼型。
(2)叶面及叶形优化设计技术
叶片弦长过度到根部为扭曲角度,叶片与叶柄为过度扭曲矩形连接方式,可有效降低风机叶轮旋转时产生的流动阻力。叶片长度比传 统叶片增长约15%(根据不同工况具体确定长度),过风面积增大,可 增强叶片做功能力,减少无用功消耗,降低同等工况下的轴功率损失。
(3)叶片特殊材质铸造技术
风机叶片采用航空特殊铝镁合金材质铸造。铝镁合金比重轻,可减小叶轮自重消耗的能量;铝镁合金具有良好的抗震动及降噪性能, 在相同载荷下,减振性是铝合金的100倍,是钛合金的300~500倍,有 效降低风机噪音。
3.工艺流程
该技术借鉴航空飞机机翼、翼型、螺旋桨以及航空发动机的设计方法,采用三元流理论和最佳气动布局进行风机整体化设计出高效翼型轴流风机。风机主要由风筒,叶轮,电机、集流器、扩散口等部分构成,如图 1 所示。风机及叶轮的整个工艺流程如图 2 所示。
六、主要技术指标
1.风机叶片长度增加 15%;
2.风机升阻比提高 40,提高率 66%;
3.噪音降低 7~13dB(A),降低率 8%~12%;
4.风量增加 4~5 万 m³/h,增加率 25%~28%;
5.最大风压升高 79Pa,升高率 12%;
6.风机效率提高 8%;
7.运行电流降低 8A;
8.节电率 10%~20%。
七、技术鉴定及获奖情况
该技术已获得国家发明专利 2 项,实用新型专利 29 项,外观设计 专利 10 项。2010 年获得陕西省科学技术成果鉴定证书;2015 年通过 上海国家级电气器具检验测试所检测风机能源效率,判定能效等级为1 级;2017 年 12 月获得陕西省工业和信息化厅颁发的新产品新技术鉴 定验收证书。
八、典型用户及投资效益
典型用户:山东鲁泰集团、江苏大生集团、安徽华茂集团、山东恒 丰集团、雅戈尔集团、山东宏业纺织股份有限公司、河南银龙集团、江 苏天虹集团、邓州市永泰棉纺股份有限公司等
典型案例 1
案例名称:山东宏业纺织股份有限公司纺织空调风机改造项目
建设规模:102 台轴流风机。建设条件:对原有风机实施改造。
主要建设内容:对轴流风机叶轮进行新型节能叶轮更换改造,以实现风 机增加风量、降低电流、节约能耗的目的。
主要设备:YFZ40/35-No16、18 型 号 风 机。项目投资额 120 万元,建设期 2 个月。年碳减排量1250tCO2,碳减排成本为 30~50 元/tCO2。年经济效益约 133 万元,投 资回收期约 10 个月。
典型案例 2
案例名称:邓州市永泰棉纺股份有限公司纺织空调风机改造项目 建设规模:120 台轴流风机。建设条件:对原有风机实施改造。主要建设内容:对轴流风机叶轮进行新型节能叶轮更换改造,以实现风机增加风量、降低电流、节约能耗的目的。主要设备:YFZ40/35-No11.2、 No14、No16、No18 型号风机。项目投资额 231 万元,建设期 2 个月。 年碳减排量 3630tCO2,碳减排成本为 30~50 元/tCO2。年经济效益约387 万元,投资回收期约 9 个月。
九、推广前景及减排潜力
高效翼型轴流风机不仅可在纺织行业空调领域广泛应用,而且可 在煤炭、钢铁、石油化工等行业推广应用,具有较大的推广应用潜力。 预计未来 5 年,仅在纺织空调领域的推广应用比例就可达 20%,项目 总投资约 16 亿元,可形成的年碳减排能力约为 230 万 tCO2。
由武汉节能协会办公室整理