燒結(jié)系統(tǒng)主抽風(fēng)機(jī)整體節(jié)能設(shè)計(jì)

毛坤

文章編號：2095-6835（2016）17-0127-02

摘 要：某鋼鐵廠90 m2燒結(jié)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)高壓變頻控制，降低了燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)電能消耗，進(jìn)而降低了一次能源成本。

關(guān)鍵詞：主抽風(fēng)機(jī)；電能；燒結(jié)系統(tǒng)；鋼鐵行業(yè)

中圖分類號：TF341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.127

目前，鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩、耗能巨大、污染嚴(yán)重，導(dǎo)致企業(yè)效益大幅度下降。如何在嚴(yán)峻的形勢下生存和發(fā)展，解決成本控制、資源利用的問題以及降低一次能源消耗、節(jié)能改造至關(guān)重要。

燒結(jié)系統(tǒng)作為鋼鐵企業(yè)重要的工藝過程，耗電占企業(yè)耗電10%以上。燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)是協(xié)調(diào)整個(gè)燒結(jié)系統(tǒng)的重要組成設(shè)備，電能消耗占燒結(jié)系統(tǒng)50%左右，對其進(jìn)行控制優(yōu)化的意義重大。本文根據(jù)某鋼鐵廠90 m2燒結(jié)系統(tǒng)為例，以主抽風(fēng)機(jī)高壓變頻改造為基礎(chǔ)，結(jié)合整體燒結(jié)系統(tǒng)改造提供了設(shè)計(jì)節(jié)能方案。

1 燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的配置與運(yùn)行

1.1 燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)設(shè)備的配置

某鋼鐵廠配備一套90 m2燒結(jié)系統(tǒng)，其中，主抽風(fēng)機(jī)為離心式鼓風(fēng)機(jī)，額定進(jìn)口流量為9 500 m3/min，進(jìn)口壓力為85.48 kPa，進(jìn)口溫度為150 ℃；電動(dòng)機(jī)為同步電動(dòng)機(jī)，額定電壓為10 kV，額定電流為238 A，額定功率為3 600 kW，額定轉(zhuǎn)速為1 500 r/min。

1.2 燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀

該鋼鐵廠燒結(jié)系統(tǒng)中控室根據(jù)燒結(jié)系統(tǒng)第13號風(fēng)箱位置溫度判斷燒結(jié)效果，以確定燒結(jié)風(fēng)量是否滿足要求，再由主抽風(fēng)機(jī)控制室對實(shí)際風(fēng)門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在滿足燒結(jié)風(fēng)量需求范圍的基礎(chǔ)上，根據(jù)進(jìn)口風(fēng)溫和除塵器進(jìn)口負(fù)壓對風(fēng)機(jī)閥門進(jìn)行微調(diào)。

人工風(fēng)門調(diào)控方式為損耗調(diào)控，但這會(huì)增加管網(wǎng)損耗、降低系統(tǒng)效率。電動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速，大量的電能被損耗浪費(fèi)。在系統(tǒng)的長期運(yùn)行中，燒結(jié)料布料不規(guī)范，未及時(shí)了解燒結(jié)料透氣性而改變料層厚度，進(jìn)而影響了主抽風(fēng)機(jī)抽風(fēng)效果。

1.3 主抽風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)

根據(jù)鋼鐵廠生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程，就布料情況、天氣情況、生產(chǎn)要求而言，各參數(shù)存在范圍變化，得到如表1所示的數(shù)據(jù)。

1.4 主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行問題

1.4.1 主抽風(fēng)機(jī)控制方式落后

主抽風(fēng)機(jī)控制方式為人工風(fēng)門控制，控制方式落后，自動(dòng)化程度低，截流損耗大，電能消耗大。

1.4.2 料層厚度與透氣度

隨著生產(chǎn)的需要，燒結(jié)量的增大、料層厚度增加，而南方氣候濕度較大，燒結(jié)料透氣度受到了影響，需要主抽風(fēng)機(jī)提供更大的風(fēng)量。在負(fù)荷不斷變化的情況下，主抽風(fēng)機(jī)工況不穩(wěn)定，甚至常出現(xiàn)超流的運(yùn)行狀況。

2 主抽風(fēng)機(jī)變頻改造

主抽風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速控制調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓，效率較高，尤其對于交流電動(dòng)機(jī)（異步電機(jī)或同步電機(jī)）而言，是目前國際公認(rèn)交流變頻調(diào)速性能最佳的調(diào)速方式，其特點(diǎn)為效率高、調(diào)節(jié)精度高、節(jié)省能源。

2.1 變頻改造原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。根據(jù)流體力學(xué)相似原理可知，輸出流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比，輸出壓力H與轉(zhuǎn)速n2成正比，輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n3成正比。

2.2 變頻調(diào)控控制策略

2.2.1 一級策略

由燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中控室監(jiān)控，主要針對燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)本體進(jìn)行監(jiān)視和控制，檢測點(diǎn)為電除塵器出口后各參數(shù)的變化情況，直接對燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行控制。變頻控制通過原有控制方式形成控制策略，對控制參數(shù)與安全參數(shù)兩部分進(jìn)行在線即時(shí)檢測，并實(shí)時(shí)反饋指導(dǎo)主抽風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)行。

主抽風(fēng)機(jī)安全參數(shù)為：實(shí)測電流小于等于238 A、除塵器出口風(fēng)溫為120～140 ℃。

主抽風(fēng)機(jī)控制參數(shù)為：除塵器出口風(fēng)壓小于等于16.5 kPa。

同時(shí)，將原用于控制的風(fēng)門開度固定為100%全開。通過閉環(huán)PID控制方式，可使主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率跟隨除塵器出口風(fēng)壓值實(shí)時(shí)調(diào)控，使除塵器出口風(fēng)壓始終處于恒定值。

2.2.2 二級策略

由燒結(jié)系統(tǒng)中控室監(jiān)視，指導(dǎo)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中控室控制。通過整個(gè)燒結(jié)機(jī)的監(jiān)控，可對燒結(jié)效果情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)視燒結(jié)機(jī)的運(yùn)行情況。通過燒結(jié)系統(tǒng)第13#風(fēng)箱位置監(jiān)視溫度了解燒結(jié)情況，判斷燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需求，并將信息傳遞給燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中控室，使其可以根據(jù)特殊情況，人為干預(yù)主抽風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，滿足燒結(jié)系統(tǒng)的需要。

3 改造后的效果

3.1 變頻控制

通過對主抽風(fēng)機(jī)高壓變頻的改造和設(shè)計(jì)兩級控制策略，實(shí)現(xiàn)了在正常燒結(jié)生產(chǎn)過程中，自動(dòng)控制燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行，使燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)始終處于最優(yōu)工況下，降低了電能損耗。同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測燒結(jié)系統(tǒng)在特殊情況下，可由燒結(jié)系統(tǒng)中控室發(fā)出指令，在燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中控室人為干預(yù)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行，使燒結(jié)系統(tǒng)達(dá)到最佳的燒結(jié)效果和效率。

3.2 燒結(jié)過程的規(guī)范化

通過管理手段，合理安排燒結(jié)料層厚度，使燒結(jié)過程更加順利，降低主抽風(fēng)機(jī)的整體能耗。

3.3 節(jié)能效益

通過以上綜合節(jié)能改造，節(jié)能效果明顯，具體如表2所示。

通過綜合節(jié)能改造方案的實(shí)施，燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的能耗大幅度降低。此方案綜合考慮了影響燒結(jié)系統(tǒng)風(fēng)量、燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)能耗的其他因素，從整體上提高了燒結(jié)效率，降低了燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)能耗，特別是在產(chǎn)量低、負(fù)荷低的運(yùn)行狀態(tài)下，節(jié)能效果尤為明顯。主抽風(fēng)機(jī)節(jié)能效果如表3所示。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對燒結(jié)系統(tǒng)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行燒結(jié)機(jī)本體維護(hù)改造，主抽風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，可達(dá)到節(jié)能的目的，降低了生產(chǎn)成本，每年可節(jié)約電費(fèi)約369.3萬元，節(jié)能效果明顯。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕