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负压风机机壳太阳能吸收式空调及供热综合工程耐磨陶瓷在电厂风机
为了进一步拓宽太阳能的应用范围，使其在节能和环保中发挥更大的作用，我国在“九五”期间开展了太阳能空调技术研究，旨在通过技术攻关和工程示范，解决太阳能空调中的技术难题，从而为尽早实现太阳能空调的商业化打下技术基础。
一基本工作原理
太阳能吸收式空调工程主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。
1吸收式制冷工作原理
吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点，其中高沸点的组分称为吸收剂，低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸收剂—制冷剂组合有两种：一种是溴化锂—水，通常适用于大型中央空调；另一种是水—氨，通常适用于小型空调。
吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器组成，如图1所示。
本文以溴化锂吸收式制冷机为例。在制冷机运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水加热后，溶液中的水不断汽化；水蒸气进入冷凝器，被冷却水降温后凝结；随着水的不断汽化，发生器内的溶液浓度不断升高，进入吸收器；当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的浓溴化锂溶液吸收，溶液浓度逐步降低，由溶液泵送回发生器，完成整个循环。
2太阳能吸收式空调工作原理
所谓太阳能吸收式制冷，就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数(亦称COP)越高，这样空调工程的制冷效率也越高。例如，若热媒水温度60℃左右，则制冷机COP约040；若热媒水温度90℃左右，则制冷机COP约070；若热媒水温度120℃左右，则制冷机COP可达110以上。
常规的吸收式空调工程主要包括吸收式制冷机、空调箱(或风机盘管)、锅炉等几部分，而太阳能吸收式空调工程是在此基础上再增加太阳集热器、储水箱和自动控制工程。太阳能吸收式空调工程可以实现夏季制冷、冬季采暖、全年提供生活热水等多项功能，其工作原理如图2所示。
制冷、供热功率(kW) 100
空调、采暖面积(m2) 1000
热水供应量 32
(非空调采暖季节)(吨／天)
集热器
类型 热管式真空管
采光面积(m2) 540
平均日效率(％) 35-40(空调、采暖时)
51(提供热水时)
制冷机
类型 热水型单级溴化锂
热媒水温度(℃) 88
冷媒水温度(℃) 8
性能系数(COP) 0.07
在夏季，被集热器加热的热水首先进入储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱向制冷机提供热媒水；从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱，再由集热器加热成高温热水；制冷机产生的冷媒水通向空调箱，以达到制冷空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时，可由辅助锅炉补充热量。
在冬季，同样先将集热器加热的热水进入储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱直接向空调箱提供热水，以达到供热采暖的目的。当太阳能不能够满足要求时，也可由辅助锅炉补充热量。
在非空调采暖季节，只要将集热器加热的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器，就可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。
二空调及供热综合示范工程
为了将太阳能吸收式空调技术付诸实际应用，根据“九五”国家科技攻关计划任务，北京市太阳能研究所于1999年9月建成一套我国目前最大的太阳能吸收式空调及供热综合示范工程。
1安装地点概况
太阳能空调示范工程建在山东省乳山市。乳山市位于山东半岛的东南端，北接烟台，西临青岛，南濒黄海。该地区有较好的太阳能资源，年平均日太阳辐照量为173MJ／m2。当地夏季最高气温331℃，冬季最低气温－78℃，夏季和冬季分别有制冷和采暖的要求，因此是安装太阳能空调工程的合适地点。
乳山市银滩旅游度假区利用本地区自然条件，大力发展旅游事业，正在筹建“中国新能源科普公园”。科普公园计划建造包括风能馆、太阳能馆等在内的8个馆、厅。太阳能空调工程就建在科普公园内的太阳能馆。
在这里人们不仅可以参观太阳能科普展品，增长太阳能科普知识，了解最新的太阳能技术，并且在参观和娱乐的同时可亲身感受到太阳能空调和采暖所营造的舒适环境。
2主要技术性能
新建的太阳能空调工程由热管式真空管集热器、溴化锂吸收式制冷机、储热水箱、储冷水箱、生活用储热水箱、循环泵、冷却塔、空调箱、辅助燃油锅炉和自动控制工程等部分组成。工程安装完成后，经过冬、春、夏三季运行和测试，达到表1的主要技术性能。
3工程设计特点
(1)太阳能与建筑有机结合
整个太阳能馆的总体设计既使建筑物造型美观、新颖别致，又能满足集热器安装的要求。依据这个原则，建筑物的南立面采用大斜屋顶结构，一则斜面的面积比平面大得多，可以布置更多的集热器；二则在斜面上布置集热器时无需考虑前后遮挡问题，而且造型也非常美观。斜屋顶倾角取35°，与当地纬度接近，有利于集热器充分发挥作用。
(2)热管式真空管集热器提高了制冷和采暖效率
热管式真空管集热器是北京市太阳能研究所的一项重大科技成果，具有效率高、耐冰冻、启动快、保温好、承压高、耐热冲击、运行可靠等诸多优点，是组成高性能太阳能空调工程的重要部件。热管式真空管集热器可为高效溴化锂制冷机提供88℃的热媒水，从而提高整个工程的制冷效率；这种集热器还可在北方寒冷的冬季有效地工作，为建筑物供暖。
(3)大小两个储热水箱加快了每天制冷或采暖进程
根据一天内太阳辐照度变化的固有特点，储热水箱不仅可以使工程稳定运行，还可以把太阳辐照高峰时的多余能量以热水形式储存起来。本工程与一般太阳能空调工程的不同之处在于设置了大、小两个储热水箱。小储热水箱主要用于保证工程的快速启动。测试结果表明，在夏季和冬季晴天的早晨，小储热水箱内水温就能分别达到88℃和60℃，从而满足制冷和供暖的要求。
(4)专设的储冷水箱降低了工程的热量损失
尽管储热水箱可以储存能量，但它的能力毕竟是有限的。本工程专门设计了一个储冷水箱。在白天太阳辐照充裕的情况下，可以将制冷机产生的冷媒水储存在储冷水箱内，其优点在于这种情况下的工程热量损失显然要比以热媒水形式储存在储热水箱中低得多，因为夏季环境温度与冷媒水温度之间的温差要明显小于热媒水温度与环境温度之间的温差。
(5)配套的辅助锅炉使工程可以全天候运行
所有太阳能工程的运行都不可避免地要受到气候条件的影响。为使工程可以全天候发挥空调、采暖功能，辅助的常规能源是必不可少的。该太阳能空调工程选用了辅助燃油热水锅炉，在白天太阳辐照量不足以及夜间需要继续用冷或用热时，可随即启动辅助锅炉，确保工程持续稳定地运行。
(6)工程运行及工况之间切换均能自动控制
在利用太阳能部分地替代常规能源的工程中，工程启动、能量储存以及太阳能与常规能源之间切换等功能的自动化都显得尤为重要；另外，本工程设置了几个储水箱，如何在不同的工况下自动启用不同的水箱，走不同的管路，也是工程正常运行的关键；再则，太阳能工程还应可靠地解决自动防过热和防冻结的问题。因此，我们为该太阳能空调工程设计了一套安全可靠、功能齐全的自动控制工程。
三推广应用前景
实践证明，采用热管式真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的太阳能空调技术方案是成功的，它为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。
太阳能吸收式空调与常规空调相比，具有以下三大明显的优点：
(1)太阳能空调的季节适应性好，也就是说，工程制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大，而这正好与夏季人们对空调的迫切要求一致；
(2)传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质，它对大气层有极大的破坏作用，而吸收式制冷机以无毒、无害的溴化锂为介质，它对保护环境十分有利；
(3)同一套太阳能吸收式空调工程可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，显著地提高了太阳能工程的利用率和经济性。
诚然，凡事都要一分为二。我们在强调太阳能空调优点的同时，也应看到它目前存在的局限性，因而在推广应用过程中注意解决这些问题：
(1)虽然太阳能空调开始进入实用化阶段，希望使用太阳能空调的用户不断增加，但目前已经实现商品化的产品大都是大型的溴化锂制冷机，只适用于单位的中央空调。对此，空调
一、前言
火电厂中使用的主要风机有引风机、排粉机和鼓风机等。其中引风机和排粉机作为电厂的主要辅机之一，因为磨损而严重影响其出力并带来频繁的更新维修，已成为火力发电厂锅炉安全运行的隐患之一。多年来，虽然使用过许多表面强化方法，包括表面堆焊耐磨材料、热喷涂喷焊、表面涂覆各种高分子涂料、表面淬火等，效果均不十分理想。针对耐磨胶粘剂主要是利用胶粘剂高粘接强度粘接耐磨颗粒材料，由耐磨材料提供抗磨力的特点，考虑利用胶粘剂粘接耐磨陶瓷用于风机叶轮的耐磨防磨。该项技术先后在几十台引、排粉风机叶轮上得到应用，最长使用时间已达到3年以上，取得了较好的经济效益。
二、陶瓷片用于风机叶轮上的可行性
陶瓷片用于风机叶轮上，首先要确保陶瓷有优异的耐磨性能，其次要求陶瓷与金属基体有良好的结合性能，即胶粘剂有良好的粘贴强度及高温韧性。
针对风机叶轮的使用情况，采用冷压烧结氧化铝陶瓷，经实测，其硬度可达到HRA88以上，耐磨性能是高铬铸铁的至少5倍以上，是普通喷焊工艺的10倍以上，因此耐磨性能完全可以满足一般风机寿命的要求。因为陶瓷的优异耐磨性能，一般陶瓷片厚度仅取1.5mm即可。
采用自制的胶粘剂，主要性能指标如下：
抗拉强度(金属-金属)为50MPa(室温)及20MPa(150℃)；
抗剪强度为28MPa(室温)及8MPa(150℃)。
引风机在近180℃高温、带硬质颗粒的高速冲刷气流作用下工作，要求胶粘剂必须具备耐高温性能，同时具有一定的抗剪强度和抗老化性能。陶瓷的热膨胀系数只有金属的一半，因而还需要胶粘剂具有良好的韧性。相对而言，排粉机的转速高达1 500r/min，陶瓷片将受到更大的离心力的作用。
经计算，在150℃温度下，当引风机以960r/min转动时，一块100×100×3(mm)的瓷片受到的离心力为1.13MPa，而此时胶粘剂所能提供的抗剪力为150MPa(150℃)，其大小为离心力的132倍。可见胶粘剂具有极高的胶粘保险系数。对于排粉机，胶粘剂提供的粘接力亦将是离心力的100倍以上。可见，胶粘剂的强度具有十分高的可靠性。
三、试验工况
首次试验在大同一电厂5号机上进行。该型风机为双吸入结构，平板式叶片，具体参数如下：外径Φ2 200，介质温度170℃，转速960r/min。双排叶片共计24片，叶片厚8mm，另用厚为10mm的钢板作为衬板并用螺栓与叶片联接，衬板使用寿命为半年(磨穿)。叶轮中盘厚20mm，使用寿命一年(双面共磨损12mm)。整体寿命一年，每年更换一次。
由于是第一次进行试验，为保险起见，保留24块衬板并只在磨损最严重的出口半部粘贴陶瓷片，陶瓷块尺寸为10×10×3(mm)，并在自制的烘箱中进行固化。中盘两侧面部粘贴3mm瓷片，室温自然固化。
风机自1994年5月投运至1995年10月检测，叶轮轮毂两侧面陶瓷完好无损，无任何脱落掉块现象，平均磨损不到0.1mm，按实际运行时间计算，每年最多磨损0.1mm。磨损量为粘瓷片前的1/30。24块衬板中，运行期间共有3块衬板上的瓷片脱落，其余完好无损。经初步分析，认为瓷片脱落是由于烘干加热时烘箱中局部超温(250～300℃)而造成胶层胶化所致。利用中间停炉机会进行修补后继续投入运行，再无脱落现象。
分析不同部位的陶瓷片磨损情况发现，在沿气流流动方向的平面上瓷片磨损平均不到0.1mm，越靠近叶轮外圆，磨损越严重，平均磨损0.2mm，明显比中盘轮毂两侧处磨损严重。这是由于越靠近叶轮的外圆周，气流流速愈大，因而磨损就愈严重。
与沿气流方向相比，在沿气流垂直方向上的瓷片磨损最为严重，最多可达1～3mm。实际上这正符合了陶瓷冲刷机理，即气流入射角愈大，磨损愈严重。而且由于接缝处形成的涡流使得沿接缝处金属基体磨损最为严重，甚至可以把金属衬板磨穿，使陶瓷完全悬空，造成部分迎风接缝处瓷片脱落。
对衬板连同瓷片进行抗拉强度测试，结果表明，经过一年运行后，胶粘剂的剩余抗剪强度仍有10MPa(150℃)。而此时的离心力仍是1.13MPa。按10%年老化率计算，5年后胶粘剂的剩余强度为8.6MPa，仍大大高于离心力。
为了进一步试验胶粘剂的性能，1995年5月又对两台同型号引风机进行了粘贴试验，并且撤掉了衬板而直接粘于叶片上，在迎风边上采用丁字型瓷片，进一步降低了气流冲刷底部金属的可能性。经连续600天的运行后检查，陶瓷片完好，基体没有脱落现象，平均磨损不到0.2mm。
四、在其它电厂的使用情况
1.北京大唐高井电厂：由于该厂的电除尘设备一直不能投运，除尘效率不高，致使引风机叶轮严重磨损。表面热喷焊硬度达HRC60以上的耐磨合金涂层，使用寿命也只有4个月。该型叶轮直径Φ2 100，双吸结构共24个叶片。1996年10月，该厂采用陶瓷胶粘技术，直接在叶片热喷焊层上粘贴陶瓷片进行防磨处理，经过近两年的运行，磨损不到0.2mm，只是由于直接粘贴在喷焊层上，导致了部分陶瓷片脱落而进行更换。通过这次试验，该厂又在另外4台引风机叶轮上粘贴陶瓷片，目前运行已达3年以上，寿命提高近5倍以上。
2.郑州热电厂：排粉机为前向单吸叶轮，叶轮直径Φ1 700，共16个叶片。因磨损十分严重，长期以来一直使用间隔堆的方法作为耐磨措施，但使用寿命始终只有4个月。1996年在一台排粉机叶轮上粘贴陶瓷并投入运行，作为对比，同时投入使用的还有两台涂抹耐磨陶瓷涂料，一台堆焊一种新型耐磨焊条。经过4个月的运行，检查发现，陶瓷片磨损十分轻微，几乎看不出有任何磨损，特别是在入口处，未粘陶瓷的部位已经缩短了近50mm，但堆焊的一台已经磨穿，必须修补才能继续运行。而涂抹耐磨陶瓷涂料的一台亦接近磨穿，必须修补才能继续运行。由于粘贴陶瓷的耐磨性能良好，该厂已将全部排粉机叶轮进行了粘贴陶瓷处理，预计使用寿命中可提高6倍以上。
3.湛江电厂：排粉机叶轮是成都电力机械厂生产的离心式叶轮，以前采用热喷涂的方式进行防磨处理，使用寿命只有一年左右，换下的叶轮只能当废品处理。1996年底该厂在经过调研的前提下，在4台排粉机叶轮(两旧两新)粘贴陶瓷。1997年春天又在7台风机叶轮(4新3旧)上粘贴陶瓷。在近3年的运行过程中，除了在两台旧的风机叶轮上因原基体严重磨损(基体表面已不平整)导致有部分陶瓷脱落外，其它叶轮表面陶瓷磨损十分轻微。在1999年10月的大修中，其中4台因其它原因拆下叶轮，经检查只有一台上有极少量陶瓷片脱落，其他3台完好无损。经过简单的修补，预计可以至少再使用3年。几年来先后为湛江电厂近20台风机叶轮进行了陶瓷粘贴耐磨处理。
经过几十台风机叶轮的实际运行表明，粘贴陶瓷防磨是一项可靠、有效的措施，只要施工仔细，严格按照工艺操作，可以保证陶瓷片不发生脱落。由于风机叶轮的特殊性，在风机叶轮上的成功应用，也为在其它部位的应用提供了可靠的参考价值，为火力发电厂提供了另一行之有效的耐磨防磨措施。
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