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豬場風機選型_中國第一代風電機組迎來“退役”難題 燒結抽風機葉
建設于上世紀九十年代初的中國第一代風電機組，20年質保期滿，已近退役，但如何處置，既無業(yè)界研究，亦無制度安排，更缺應對動力。但在新能源躍進潮中，這不是杞人憂天，而是未雨綢繆。
20年，還早呢
中國新能源產(chǎn)業(yè)將迎來第一批度過了20年質保期的風機設備。
這些建設于1990年代初的老風電場壽終正寢后，是選擇廢棄，湊合著運行，還是“以大代小”換新風機？中國的新能源產(chǎn)業(yè)界上上下下，都還沒認真想過這問題。
“這是一個全新的問題，我也才開始關注。”中國可再生能源學會副理事長孟憲淦說。中國風電集團董事局主席劉興順則對南方周末記者表示，公司2005年才進入風電開發(fā)領域，這個問題他還真沒想過。
無論是風電場還是太陽能發(fā)電站，風機和太陽能電池組件設備的使用壽命都是20年。中國的新能源產(chǎn)業(yè)在2005年前后進入大發(fā)展時期，到2012年，風電裝機達到6000萬千瓦，太陽能裝機達到300萬千瓦，目前絕大多數(shù)的風場和太陽能電站僅僅運行了不到10年。
幾乎沒有人考慮過20年以后的事，這是當下中國風電和太陽能產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實寫照。“20年，還早著呢，到時候再說吧。”如果你跟新能源業(yè)者討論這個問題，他們多半會這樣說。
但如今，在新疆達坂城，36臺破舊斑駁的風電機組緩緩轉動，他們建于1991年，從丹麥和荷蘭進口，由國電龍源集團負責運營，彼時承擔了中國試水風力發(fā)電的任務。
當時這些風電機組的功率僅300千瓦，不到如今主流1.5兆瓦（1兆瓦等于1000千瓦）機組的1/5。后續(xù)引進的4臺450千瓦機組，組成了總裝機容量約1萬千瓦的新疆達坂城一期風電工程，也拉開了中國風力發(fā)電的序幕。據(jù)統(tǒng)計，1995年，中國風電裝機容量為4萬千瓦，按照風電機組壽命20年計算，在今后不到3年時間里，這4萬千瓦風電機組將陸續(xù)面臨壽命到期后何去何從的問題。
以大代小的困局
這個問題正在困擾國電龍源新疆公司。
如今，36臺破舊斑駁的風機已經(jīng)快要走完全部的壽命，一旦過了20年，墜落、起火、折斷等重大事故發(fā)生的頻率將直線上升，工人們盡可能在對老機組進行搶救，但沒有人能保證經(jīng)過二次、三次搶救的老機組能工作多長時間。
對風電場的運營者來說，這個早期的風場擁有最好的風力資源，“三山夾兩盆”的有利地形在如今看來也是稀缺資源。如果將風場廢棄，無疑意味著資源的浪費，這是孟憲淦極力反對的，他認為，應該允許經(jīng)營者繼續(xù)簽約。
對業(yè)主來說，用新風機置換舊風機是一個有經(jīng)濟效益的選擇。5臺300千瓦的老機組如今只需要一臺1.5兆瓦的新機組，不僅可以提高近40%的發(fā)電量和收入，還能節(jié)省維修費用，五臺風機節(jié)省下來的占地，還能再多裝三四臺新機組。
但當他們?yōu)檫@個“以大代小”的方案付諸行動時才發(fā)現(xiàn)，為中國最早一批風場的命運奔走是一件極其困難的事。
最大的問題在于，這是一個全新的問題，涉及的風電裝機量小，各個部門都不知如何處理，也沒有精力來處理這個“非主要矛盾”。
“政府部門一個一個地去溝通，聲音很小，勢單力薄，探索起來難度很大。”龍源電力一位內部人士透露，其中涉及的程序非常繁瑣，新疆發(fā)改委需要重新論證、立項、備案；電監(jiān)會需要重新核發(fā)業(yè)務許可證；電網(wǎng)公司需要重新計算結算電量，還涉及國家能源局。
“行業(yè)第一個問題正好被我們遇上了，我們也希望能探索一條路，為未來越來越多的退役項目做示范。”上述龍源內部人士說，但至今仍沒有一個很好的解決辦法。
電價難題
主要問題在于電價，當時電價和現(xiàn)在電價批復方式不同，補貼方式也不同。風機進行“以大代小”后，發(fā)電量增加則意味著補貼增加，多出的發(fā)電量應該如何補貼？資金是從國家可再生能源基金里出，還是新疆當?shù)氐碾娏境觯瑳]有答案。
2013年1月26日，國家能源局新能源和可再生能源司副司長梁志鵬在“風能新春茶話會”上透露，國家能源局已經(jīng)開始關注風電機組的以大代小、以舊換新政策。
國家發(fā)改委能源研究所研究員高虎說，作為政策研究者，上世紀90年代都還沒有接觸過風電行業(yè)，中國早期的風場多是國外援助建設，且電價都是一事一議，對這些歷史問題的梳理，需要花時間研究。
但據(jù)南方周末記者采訪的多位風電行業(yè)專家，他們均表示這一問題“有興趣，但沒有研究”。中國風能協(xié)會秘書長秦海巖說，按照如今風電裝機6000萬千瓦計算，2005年以前中國的風電裝機僅126萬千瓦，只及現(xiàn)在裝機容量的2%，并非當下中國風電的主要矛盾。但作為政策制定者，應該具有前瞻性，畢竟到2020年，老舊機組的退役問題將變得非常普遍。
事實上，在國電龍源公司內部，實際上對是否要進行“以大代小”的探索也存在不同聲音。龍源集團總部的一位高層對南方周末記者表示，從總公司的角度，如果花同樣的人力物力，總公司寧愿去申請新項目，而不是在老項目上耗費精力，至少新項目能為公司帶來總裝機容量的提升，屬于開疆拓土。并且，跟燃煤機組不同，現(xiàn)在國家能源局也沒有要求服役期滿的老項目必須退役的規(guī)定。
燒結抽風機葉輪磨損與修復夏為民（鄂城鋼鐵公司燒結分廠）燒結機抽風機葉輪磨損嚴重的情況，進行了分析研究。提出了加襯板，再堆焊磨層的修補方法。介紹了采用該方法進行葉輪修復的效果及所獲得的經(jīng)濟效益。
1前言鄂鋼集團公司燒結分廠75m燒結機于1993年底建成投產(chǎn)。SJ7200抽風機是75m燒結機的重要配套設備，而抽風機葉輪又是關鍵部件，它的使用壽命與安全運行直接關系到分廠生產(chǎn)成本與經(jīng)濟效益。1997年抽風機葉輪葉片出現(xiàn)磨損，經(jīng)補焊、堆耐磨焊層后，恢復正常運行。1998年又產(chǎn)生葉片嚴重磨損，再次采用同樣的方法修復。運行近一個月后，雙進氣葉片（支撐電機端）出現(xiàn)局部嚴重磨損，造成葉輪不平衡而將支撐瓦和止推瓦全部震碎。造成短時間內風機葉輪和軸承破壞嚴重，非計劃檢修時間直線上升，導致經(jīng)濟損失。
故對燒結抽風機施行技術改造，提高燒結抽風機效率、降低磨損、延長使用壽命，是鄂鋼燒結廠的當務之急。
2風機技術參數(shù)風機的基本技術參數(shù)為：風機型號SJ7200 /min進口壓力0額定功率2500kW，額定電流276A額定電3風機葉輪磨損情況風機葉輪雖然兩次簡單修復，仍磨損較大。第湖北鄂城鋼鐵公司燒結分廠一次修補為預熱補焊，焊條為。第二次修補為預熱補焊，焊條為322，第二次修補時,負壓除塵風機，對葉片與中盤連結部位的磨損溝槽只能采用填焊加高的方法。因葉片工作面磨損過大，填焊會產(chǎn)生過大的焊接應力，葉輪高速運轉時，在離心力的作用下，焊接應力釋放，將產(chǎn)生焊裂。
此次換下的葉輪磨損狀態(tài)如圖1所示，其葉片與中盤焊接區(qū)磨損嚴重，最薄處葉片厚度只有4mm左右，且每片磨損的深淺不均，葉片工作面磨損寬度約20mm左右。中盤兩側磨損高度約左右。高速運轉失去平衡時，測量振動參數(shù)為V振= 10mm /s，兩側軸承溫度均為64°C，葉輪嚴重耗損，經(jīng)檢查和測量，已初步判定葉輪為報廢部件。
4葉輪磨損分析葉輪的磨損過程從微觀上分析比較復雜，大量的資料數(shù)據(jù)和設備現(xiàn)狀表明，抽風機葉輪的磨損主要源于以下幾個方面。
4. 1磨料磨損磨料磨損就是當硬質顆粒在壓力作用下，對金屬表面進行微切削所造成的磨損。所謂磨料就是煙氣中大量鐵精粉、礦粉、煙塵等固態(tài)物料，它燒結球團們在壓力的作用下，以一定的速度，無序地與所接觸的葉輪表面做相對運動，從而磨損葉片。
4. 2沖蝕磨損沖蝕就是固體灰塵和其它硬質顆粒對固體表面的沖擊引起表面損傷，也叫沖擊咬蝕。沖擊磨損主要表現(xiàn)在葉片頭部的磨損，由氣流中的硬質顆粒在慣性及壓力作用下，直接沖擊葉片頭部所致。另外，如果兩側吸氣門開啟不同步，慣性和氣流壓力不均，還將造成葉片兩側的沖擊磨損產(chǎn)生偏差，和頭部磨損厚薄不均而失去平衡。
4. 3腐蝕破壞腐蝕是化學或電化學作用造成金屬破壞。造成葉輪腐蝕的因素很多，但主要因素是介質的化學性質，風機氣體介質中含有大量的CO、HCl等具有一定腐蝕作用的活性氣體，又含有Fe等具有一定粒徑和強度的硬質顆粒。正是這些腐蝕性介質及粉塵使得葉輪工作面腐蝕和磨損，其中酸性介和H O生成的H的腐蝕作用很強，特別是SiO顆粒對葉輪磨損最為嚴重。
另外，葉輪的磨損還與葉輪的圓周速度、氣體介質壓力、粉塵粒徑，沖擊速度及沖擊角、葉輪的工作介質參數(shù)以及葉輪材料的性質等有很大的關系。除此以外，機頭600多管高效除塵器因使用年限過長，旋風子和導氣管堵塞，除塵效率下降以及風機吸氣管雙側風門啟閉角度不同步也是導致葉片磨損加劇的客觀原因。
5磨損葉輪的修復據(jù)現(xiàn)有葉輪葉片磨損狀況，我們認為在葉片表面噴涂（堆焊）耐磨硬質合金是提高葉輪壽命的有效方法。目前國內外加置耐磨層的方式主要有：1）在葉片工作面堆焊條狀搓衣板式耐磨層2）在葉片工作面嚴重磨蝕區(qū)全部堆焊耐磨層3）在葉片嚴重磨蝕區(qū)加襯板4）加襯板，局部再堆焊耐磨層5）在葉輪嚴重磨蝕區(qū)粘貼陶瓷片。
現(xiàn)葉片工作面及接中盤處磨損嚴重，磨蝕面積過大，葉片強度太低，不安全因素過大，不能象前兩次堆耐磨焊層一樣進行簡單恢復，只能采用上述第4種方法，加襯板，再堆焊耐磨層。這樣既能保證葉片的強度，又能減緩物料對原始焊縫的沖擊磨損。
襯板的幾何形狀與焊接位置見圖2、圖3.
首先將原葉片嚴重磨損區(qū)采用502焊條填平。襯板采用16M n材質，厚6mm，兩側倒角60°，以保證焊透、焊牢。襯板每段鉆孔，成弧型后與葉片吻合，再填平各孔，保證襯板四周焊縫受磨蝕后，襯板不出現(xiàn)與葉片分離的現(xiàn)象。
焊接工藝均采取預熱交叉短距離，以減少葉輪焊接變型。焊條為堆耐磨焊條，先焊502焊條，再補焊耐磨層，增強耐磨性。中盤兩側垂直焊接部位，新增加耐磨層并與襯板上耐磨層接合。最后修補耐磨層，保證耐磨層高度與寬度。
6修復使用效果葉輪修復施工難度較大，每道工序要求嚴格，以確保修復質量，除去雜質，平衡精度。修復后又進行了嚴格的動、靜平衡試驗檢測，經(jīng)檢驗達到使用要求后，于1998年9月23日再投入正常運行，當日測得振動參數(shù)V振明，修復后使用效果達到了葉輪運行最佳標準。
燒結球團葉輪經(jīng)過一年的運行，振動參數(shù)V 1mm /s，軸承溫度 50°C.可見，我們采用加襯板堆耐磨層焊的方法對一個接近報廢的葉輪進行修復，起死回生，經(jīng)實踐證明該方法獲得了成功。葉輪修復效果十分滿意，經(jīng)濟效益顯著，其葉輪振動參數(shù)和軸承溫度都達到了最佳使用狀態(tài)。據(jù)有關資料介紹，風機葉輪使用壽命一般為一年左右，國際先進水平為二年以上。燒結廠75m燒結抽風機自投產(chǎn)以來，風機葉輪是開一備一，兩臺葉輪經(jīng)輪流修復使用,PVC水簾廠家，至今年已6年，按先進水平一個葉輪使用壽命為2年計算，燒結分廠已經(jīng)節(jié)約了一個葉輪（ 24萬元）的成本費，而且葉輪還在繼續(xù)使用，預計可再使用5～8個月。它的增產(chǎn)節(jié)能、效益是十分顯著的。
7結語1）燒結S J7200抽風機葉輪是燒結分廠的要害部件，制造工藝復雜，精度高，費用大，設備技術改造和修舊利廢是燒結分廠設備管理重點之一。
2）用增加襯板和堆積耐磨層焊的方法，對磨損嚴重的葉輪進行修復是一個行之有效的好方法。經(jīng)一年運行記錄表明，完全達到了設備技術要求。
3）風機葉輪經(jīng)修復再使用，葉輪壽命可由2年左右提高到3年以上，大大降低了設備備件費用。
4）經(jīng)濟效益分析表明,屋頂負壓風機，修復葉輪已為燒結分廠節(jié)約生產(chǎn)成本24萬元以上。
鐵的液相還原法該法是由莫斯科國立鋼和合金研究院開發(fā)的一種在攪拌的熔渣中將鐵原料還原，以獲得鐵的方法—液相熔融還原法。
它在一個獨特結構的熔煉爐內進行，該熔煉爐包括爐身和一個襯有耐火材料的熔煉爐，熔煉爐的上部和爐身的下部設有冷卻裝置，熔煉爐的壁上設有富氧鼓風的主風嘴。為了使爐中排放的氣體充分燃燒，在爐身上部設有輔助風嘴。爐子的結構能使物理—化學和熱交換的過程高速進行，能獲得生產(chǎn)率和收得率的高指標。
在冶煉時，不間斷地加入含鐵原料、固體煤燃料、熔劑和其他添加物。在鼓風的攪拌下，氧氣燃燒部分燃料放出熱量將含鐵原料熔化。包含在熔化物中的金屬氧化物由剩余燃料中的碳進行還原，直到生成液態(tài)產(chǎn)品—渣和鐵。在攪拌熔煉層以上進行輔助富氧鼓風，將從熔煉過程中排放出的氣體充分燃燒。爐中氣體的燃燒率[爐中氣體（ CO）之比]可在很大的范圍內變化。燃燒率增大，燃料消耗降低，產(chǎn)量增加。生成的鐵水和渣不斷地或定期的出爐，鐵水的化學成分如下：新工藝的優(yōu)點是：不須用昂貴的冶金焦可使用不精選的鐵礦可使用任何形式的含鐵原料，包括含有Zn、Pb及其他有害雜質的含鐵原料，不須進行產(chǎn)前加工減少（比高爐少7～10倍）向大氣排放有害物質可適應小規(guī)模鋼鐵生產(chǎn)保證爐子的高效率（ 7t /m？ d） 基建投資比高爐法低30～40？紀則？
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