卸船机电气室换热系统研究＊

张 涛，于祥春，田秀德

（日照港集团 股份二公司，山东 日照 276826）

0 引言

日照港矿石码头一期、二期工程共配置了6台2 750t／h桥式抓斗卸船机，每年完成矿石装卸量约占港口吞吐量的1／5，对日照港吞吐量贡献率极高，是目前为止日照港价值最高、能力最大、自动化程度最高的主力装卸生产设备。

6台矿石卸船机同时也是日照港利用率最高（达70%以上）、电力消耗最大的设备，其电费支出占股份二公司可变生产成本的1／5左右。为最大限度地降低生产成本，减少能源消耗，日照港充分调动各级科技人员的积极性和创造性，自力更生、敢于挑战，于2011年成功完成了6台卸船机的电气室换热系统项目，实现了绿色用电的经济效益和社会效益对接，为构建资源节约型、环境友好型港口开创了新的起点。

1 系统概况

卸船机电气室容积为120m3，配有大型装机装柜型西门子变频驱动柜，卸船机作业时变频器等电气元件散热量非常大。电气室的温度常年保持在23～28℃，其原来设计配备了5台大功率空调（3台10匹、2台5匹），不间断地进行强制制冷散热。

如何将电气室电气元件散热的热风在不用大功率空调制冷的情况下降低呢？技术人员充分发挥创造性和想像力，经过科学论证，成功发明了卸船机电气室换热系统。

2 改造内容

卸船机电气室换热系统由转轮式热交换器、过滤器、送／排风机及控制系统等组成。

转轮式热交换器是通过一个12r／min的蜂窝状转轮来进行能量传递的。在项目实施过程中，特别注重了节能新材料的应用，通过反复试验，最终采用厚度为0.07mm的镁铝合金材质作为转轮装置的热传导介质，这种镁铝金箔材料具有换热效率高、耐腐蚀、抗氧化、易清洗等优点。

3 核心技术

卸船机电气室换热系统技术原理见图1～图3。排风电机23工作时，将室内高温气体吸入排风通道21，进而经过转轮芯体11，转轮芯体11吸收热量、温度升高，而空气温度降低，通过送风管路4被送入到室内。新风电机24将室外低温气体经新风进口221吸入新风通道22，经过温度升高的转轮芯体11，为其降温，然后通过新风出口222排出室外。

图1 换热技术原理图Fig.1 Schematic diagram of heat exchange technology

图2 换热过程状态图Fig.2 State diagram of heat transfer process

图3 卸船机电气室换热系统原理图Fig.3 Schematic diagram of heat exchanging system in electric room of ship unloader

为了防止外部大颗粒粉尘被吸入到排风通道和新风通道，在排风进口211以及新风进口221处分别设置有过滤单元，用于过滤吸入的空气。其中过滤单元可以采用滤网、滤布等具有过滤功能的装置实现，优先采用板式初效过滤器，因为其具有自动清洁或抽拉式功能，方便拆卸清洗。

系统采用分割箱体将新风、热风分成两路，互不干扰，从而阻断了外来含矿粉量较高的空气进入电气室，保证了电气室冷却风源的纯净，避免了电气室的交叉污染。

控制系统采用手自成一体式的控制方式，另外配有温度自控系统，温度范围为（23±5）℃。当室温降低到18℃以下时机组自动停机，室温超过26℃时机组自动开机；控制器手动调节风量，风量一般取为12 000m3／h。

在室外温度为15℃以下时，此系统自动开启，为电气室调节温度，当达到空调检测设定温度时，空调即自动待机，减少制冷做功，此系统回收效率可以达到70%～85%，降低了空调运行中的冷负荷以及耗电量。

4 效果介绍

经过两年多的实际运行，卸船机电气室换热系统基本上没有发生维护费用，系统的技术性能也稳定可靠。

改造前，电气房的空调在制冷状态下折合装机功率为44kW，每天24h做功制冷，每台卸船机每天平均消耗电力为1 056kW·h，6台卸船机日消耗电力按照每年120天开启大机电气室换热系统，年用电量为646 272kW·h。改造以后，原来的5台空调120天室外温度在10℃以下时基本不用，电力消耗接近为零；换热系统制冷设备有风机电机两台，总功率为5 000W，按每天24h运转，每年用电量为73 440kW·h。

经测算，该项目每年节省电能约为57.28万kW·h，节约电费约为60万元，节能为191t标煤，减少二氧化碳排放量为616t。

每台卸船机改造费用10.28万元，总投资为61.68万元。经过实际运行，每年可节约用电成本约60万元。

5 结论

（1）本文介绍的卸船机电气室换热系统在沿海港口具有较强的推广应用价值和示范作用，尤其是在北方港口。

（2）本文研究的节能技术可以延伸至大型港口机械的设计以及制造阶段，从设备生命周期的源头引入此项技术专利，可以提高设备的总体节能减排效果。

（3）由于本文所研究技术的成功应用，在全日照港各装卸公司掀起了节能技术改造的热潮，激发了广大员工进行技能技术改造的积极性和主动性，提高了全员节能意识。

［1］ 史美中.热交换器原理与设计［M］.南京：东南大学出版社，2003.

［2］ 胡寿松.自动控制原理［M］.北京：科学出版社，2008.

［3］ 余建祖.换热器原理与设计［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2006.

［4］ SHAH R K.换热器设计技术［M］.程林，译.北京：机械工业出版社，2010.

［5］ 钱颂文.换热器设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［6］ 王永骥，王金城，王敏.自动控制原理［M］.北京：化学工业出版社，2007.

［7］ 杨启荣.换热器原理与设计解答题［EB／OL］.［2014－01－02］.http：／／wenku.baidu.com／link？url＝R9－4XJhy00srG8LKkA6grR－C9Qr8j2oMjPR－s2YMmgq8IvTf8KfBpC4＿SBDzoKChjYlV0sSmmLe8b－PTMKZMTwd＿ROpPQOm4BJexn6UYU6u.