鋒速達(dá)通風(fēng)降溫系統(tǒng)
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生產(chǎn)負(fù)壓風(fēng)機冶金行業(yè)除塵工程風(fēng)機的節(jié)電改造葛州壩水泥廠風(fēng)機高
自進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，冶金行業(yè)進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造，根據(jù)國家的環(huán)保要求，其煙塵治理已達(dá)到新的水平：
1、 各生產(chǎn)工段已普遍采用除塵設(shè)備（布袋除塵器或電除塵器），除塵工程運行基本良好，滿足了環(huán)保要求；
2 、除塵工程主風(fēng)機裝機功率容量大，液力偶合器、變頻器等調(diào)速裝置已普遍應(yīng)用于風(fēng)機的啟動、調(diào)速運行；
3 、一些斷續(xù)生產(chǎn)的工段，根據(jù)生產(chǎn)工藝特點，自動控制除塵工程主風(fēng)機高速、低速運行，具有良好的節(jié)電效果；如焦化除塵、高爐除塵、轉(zhuǎn)爐一次除塵等;
4 、另一些斷續(xù)生產(chǎn)的工段，由于自動控制較復(fù)雜，運行方式以最大煙塵量設(shè)定風(fēng)機參數(shù)長期運行，耗電量大，調(diào)速裝置未達(dá)到最佳應(yīng)用狀態(tài)；如電爐除塵、轉(zhuǎn)爐二次除塵等。
5、一些連續(xù)生產(chǎn)工段，煙塵排放點比較多，但每個排放點煙塵量較小，除塵工程煙塵撲集罩較分散，采用一套除塵工程收塵，除塵工程主風(fēng)機以最大風(fēng)量長期運行，采用調(diào)節(jié)風(fēng)管閥門控制風(fēng)量來滿足煙塵排放點的收塵，此運行方式耗電量也比較大。
根據(jù)以上情況，深入分析實際的生產(chǎn)工藝，利用現(xiàn)有設(shè)備，采用有效的自動控制手段，可進(jìn)一步降低除塵工程風(fēng)機的耗電量，達(dá)到最佳的節(jié)電效果。
二、節(jié)電方案
1、 加強除塵工程設(shè)備的管理，保證除塵工程管道及除塵設(shè)備的阻力參數(shù)在允許的范圍內(nèi)運行, 盡量維持風(fēng)機以較低轉(zhuǎn)速運行；
2、 根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的要求，通過檢測煙塵撲集罩內(nèi)的有關(guān)參數(shù)及生產(chǎn)工藝過程的其它參數(shù)，自動調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)風(fēng)機功率與風(fēng)機轉(zhuǎn)速的3次方成正比的關(guān)系，盡量降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以達(dá)到最佳的節(jié)電效果。
三、自動控制方案
方案一： 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，除塵風(fēng)機與相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)鎖，開爐時自動達(dá)到風(fēng)機低速位，閉爐冶煉時自動使風(fēng)機達(dá)到高速位，該開關(guān)量信號的傳送可采用控制電纜送至風(fēng)機控制計算機或PLC，另外，亦可采用無線傳輸設(shè)備進(jìn)行信號的傳送。
方案二： 檢測煙塵撲集罩的有關(guān)煙氣參數(shù)及工藝參數(shù)，根據(jù)其參數(shù)值自動調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機的轉(zhuǎn)速而達(dá)到節(jié)電的目的，信號傳送可采用電纜或無線傳送。
四、具體方案分析
1、電爐車間除塵工程風(fēng)機節(jié)電方案分析：
（1）工藝過程
某鋼廠電爐為擴容的70t ABB交流電弧爐, 除塵器工程采用布袋式除塵器，設(shè)計過濾面積11985m2，最大除塵風(fēng)量450000 m3／h。
電爐煉鋼周期為70~85分鐘左右，其中裝料6~10%，送電熔化25~30%，吹氧30~35%，還原期15~20%，沖渣出鋼6~8%。在不同的生產(chǎn)工藝階段，電爐產(chǎn)生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中,主要是裝料時廢鋼及渣料產(chǎn)生的揚塵，需要的除塵風(fēng)量不大，要求粉塵不擴散，不污染電爐周邊工作環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)。送電過程中是原料送電拉弧加熱，引發(fā)可燃廢棄物燃燒產(chǎn)生廢氣。此時，電爐需要將爐料加熱至熔化狀態(tài)，要求煙塵能夠及時排出，又不能過多的帶走爐體熱量以保證煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵工程能夠及時迅速的將廢氣和粉塵排走，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，確保終點溫度。因此，對除塵工程要求較高。進(jìn)入還原期，吹氧告一段落，粉塵度再一次降低。在沖渣出鋼時，主要排放物是沖渣產(chǎn)生的水蒸汽和少量廢氣。
通過對冶煉工藝的分析：電爐在煉鋼過程的不同階段對除塵風(fēng)量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，加料除塵為最低。原電爐車間已配置一次除塵工程, 二次除塵工程、精練爐除塵工程；除塵工程風(fēng)機均配置了液力偶合器調(diào)速裝置。鑒于電爐除塵工程中除塵風(fēng)機的運行方式和設(shè)備特點，對除塵風(fēng)機的控制制定如下方案。
（2）工程控制方案
由于不同工藝階段的煙氣溫度有明顯差異，因此溫度的高低直接反映了電爐的
運行工況。采集煙道進(jìn)口溫度作為工程調(diào)節(jié)的基本參量，從工程角度講，溫度變送器可以在惡劣的工業(yè)場合應(yīng)用，抗干擾能力強、工作穩(wěn)定性好、控制精度高、安全可靠、免維護且價格便宜�；诖嗽�，選用除塵煙道進(jìn)口煙氣溫度作為工程調(diào)節(jié)的基本參量，同時以吹氧量和冷風(fēng)門開度作為除塵風(fēng)量的修整參量；通過ROLCOX多變量控制器進(jìn)行除塵風(fēng)機轉(zhuǎn)速的自動控制，控制工程具有響應(yīng)速度快、控制品質(zhì)高,從而可實現(xiàn)除塵風(fēng)量的自動控制，達(dá)到良好的除塵效果,降低運行人員勞動強度,提高工程效率，控制邏輯見圖一所示。
為了保證工程的可靠性，另外增加除塵風(fēng)量手動控制回路，對除塵風(fēng)量的控制
采用分段調(diào)速的方式由爐前操作臺控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)不同運行工況下的風(fēng)量調(diào)節(jié)。控制邏輯圖如下。
（3）控制工程特點
a、 除塵工程風(fēng)機功耗隨電爐煉鋼生產(chǎn)工藝變負(fù)荷運行，提高了工程效率；實現(xiàn)了除塵工程的最佳工況運行。可取得顯著的節(jié)能效果。
b、大大有效降低了除塵工程負(fù)荷率，延長了除塵器、除塵風(fēng)機、除塵電機、煙道等設(shè)備的使用壽命。
c、對降低爐內(nèi)熱量損失，合理控制過程溫度，確保終點溫度起到一定的作用。
d、對除塵工程進(jìn)行調(diào)速改造，有助于改善爐內(nèi)吹煉工況，縮短煉鋼時間，提高鋼產(chǎn)量改善出鋼品質(zhì)。
e、降低補爐期間的能耗和爐襯排熱損失。
2、轉(zhuǎn)爐車間除塵工程風(fēng)機節(jié)電方案分析：
（1）工藝過程
某鋼廠轉(zhuǎn)爐吹煉工藝周期對除塵風(fēng)機的工藝要求如下
A到B為兌鐵加廢鋼時間,
B到C為風(fēng)機升速時間，
C到D為吹氧時間，
D點風(fēng)機開始減速，
D到E為倒?fàn)t測溫取樣時間，
E到F為出鋼時間，
F到G為濺渣時間，
整個吹煉工藝周期約40分鐘，其中風(fēng)機高速運行時間（C到D）15分鐘,其他時間風(fēng)機低速運行。
（2）工程控制方案
在上圖B點，將爐前、爐后和氧氣流量信號送到除塵工程PLC站，通過用戶程序處理后，輸出到繼電器，由繼電器提供一對閉合節(jié)點（繼電器吸合時，風(fēng)機高速運轉(zhuǎn)；繼電器釋放時，風(fēng)機低速運行），當(dāng)在爐前操作并有氧流量時，繼電器吸合，風(fēng)機開始從低速向高速升速，在C點現(xiàn)場操作工進(jìn)行吹煉。在D點，準(zhǔn)備出鋼; 爐前工轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到爐后或沒有吹煉的時間超過15分鐘，繼電器釋放，風(fēng)機開始降速，降速時間不作具體要求，但在減速過程中如果需要提速，風(fēng)機應(yīng)能滿足提速要求。
一般轉(zhuǎn)爐車間一次除塵工程風(fēng)機已經(jīng)按以上工藝進(jìn)行控制,但是二次除塵工程風(fēng)機等是不調(diào)速運行，浪費大量電能。
2X45T轉(zhuǎn)爐車間二次除塵工程風(fēng)機控制工程如下:
3、多煙塵撲集罩除塵工程風(fēng)機節(jié)電方案分析：
（1）工藝過程
大型高爐一般設(shè)2個以上出鐵口，輪換出鐵操作，出鐵口的大量煙塵通
過煙塵撲集罩送至同一除塵工程排出，出鐵口工作時打開煙罩閥門，非工作時關(guān)閉閥門；除塵工程的總風(fēng)量應(yīng)等于或大于所有出鐵口工作打開煙罩閥門時風(fēng)量的總和。除塵工程風(fēng)機一直以最大風(fēng)量運行，不調(diào)速,消耗大量電能。
在滿足各出鐵口煙塵撲集罩正常吸塵風(fēng)量的情況下，如果采用開閉閥門與
除塵風(fēng)機轉(zhuǎn)速相結(jié)合的控制方式，盡量降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速，則可達(dá)到節(jié)約電能的目的。
（2）工程控制方案
當(dāng)所有的出鐵口煙塵撲集罩閥門全部打開時，風(fēng)機以最高轉(zhuǎn)速運行，其它
情況在保證每一煙罩除塵效果的前提下，根據(jù)煙罩閥門的開、關(guān)情況自動調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，盡量降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速。
控制工程圖如下(以三個出鐵口為例):
五、節(jié)電效益分析
以某鋼廠90T電爐除塵工程為例:
1、除塵工程風(fēng)機配置：
一次除塵工程風(fēng)機功率 2700KW 額定轉(zhuǎn)速 996RPM(液力偶合器調(diào)速)
二次除塵工程風(fēng)機功率 1600KW 額定轉(zhuǎn)速 990RPM(液力偶合器調(diào)速)
精練爐除塵工程風(fēng)機功率 500KW 額定轉(zhuǎn)速 1491RPM(液力偶合器調(diào)速)
2、運行狀況
一次除塵工程 風(fēng)機電流 121A 轉(zhuǎn)速 750RPM（不調(diào)速）
二次除塵工程 風(fēng)機電流 46A 轉(zhuǎn)速 666RPM（不調(diào)速）
精練爐除塵工程 風(fēng)機電流 23A 轉(zhuǎn)速 1150RPM（不調(diào)速）
3、節(jié)電分析
采用以上的控制方案，風(fēng)機轉(zhuǎn)速以平均下降20%，每天運行10小時，其它時間按現(xiàn)狀況轉(zhuǎn)速運行，每年運行330天，電費0.68元/度,根據(jù)風(fēng)機功率與風(fēng)機轉(zhuǎn)速的3次方成正比進(jìn)行計算:
電爐一次除塵工程、二次除塵工程、精練爐除塵工程每年合計可節(jié)電300萬度,節(jié)約電費200余萬元。
如果風(fēng)機轉(zhuǎn)速平均下降30%，每天運行10小時，其它時間按現(xiàn)狀況轉(zhuǎn)速運行，每年運行330天，電費0.68元/度, 除塵工程每年合計可節(jié)電400余萬度,節(jié)約電費275萬元。
六、投資 （一套除塵工程）
1、一次檢測元件及信號傳輸設(shè)備和電纜 3.8萬元；
2、除塵工程PLC增加ROLCOX控制模塊 6.8萬元；
3、軟件編程、安裝、調(diào)試 8.8萬元；
4、其它 2.0萬元
合計:21.4 萬元；
七、節(jié)電方案實施步驟
1、了解現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的運行方式，統(tǒng)計、檢測除塵工程的有關(guān)參數(shù)。
2、根據(jù)實際的運行情況選擇控制方案，購置設(shè)備。
3、設(shè)備安裝、調(diào)試、運行、檢測。
八、結(jié)論
在冶金行業(yè)的一些生產(chǎn)工段, 除塵工程風(fēng)機雖然配置有調(diào)速設(shè)備,但是生產(chǎn)過程中一直以較高風(fēng)速運行,浪費大量電能.在深入分析實際生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的調(diào)速設(shè)備，采用有效的自動控制方案，增加極少的改造費用，即可進(jìn)一步降低除塵工程風(fēng)機的耗電量，達(dá)到最佳的節(jié)電效果。
一、前言
變頻調(diào)速技術(shù)現(xiàn)已被應(yīng)用于各行各業(yè)，我公司于2004年起開始將高壓變頻器應(yīng)用于水泥行業(yè)的電機節(jié)能改造，至今已成功用于水泥廠窯尾通風(fēng)機、高溫風(fēng)機、窯頭EP風(fēng)機、生料磨循環(huán)風(fēng)機的節(jié)能改造，取得了許多成功的改造經(jīng)驗，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。2006年1～2月，我公司對葛州壩水泥廠3#、5#窯的窯尾高溫風(fēng)機及窯頭EP風(fēng)機成功進(jìn)行了變頻改造，下面對改造情況作一總結(jié)。
二、變頻調(diào)速節(jié)電原理
異步電動機的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率f來改變同步轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)調(diào)速的，在調(diào)速中從高速到低速都可以保持較小的轉(zhuǎn)差率，因而消耗轉(zhuǎn)差功率小，效率高，是異步電動機的最為合理的調(diào)速方法。
由公式 n＝60f/p（1—s）
可以看出，若均勻地改變供電頻率f，即可平滑地改變電動機的同步轉(zhuǎn)速。異步電動機變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬、平滑性較高、機械特性較硬的優(yōu)點，目前變頻調(diào)速已成為異步電動機最主要的調(diào)速方式，在很多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。
變頻調(diào)速具有如下顯著的優(yōu)點：
（1）由設(shè)備設(shè)計余量而導(dǎo)致“大馬拉小車”現(xiàn)象，因電機定速旋轉(zhuǎn)不可調(diào)節(jié)，這樣運行自然浪費很大，而變頻調(diào)節(jié)徹底解決了這一問題；
（2）由負(fù)載檔板或閥門調(diào)節(jié)導(dǎo)致的大量節(jié)流損失，在變頻后不再存在；
（3）某些工況負(fù)載需頻繁調(diào)節(jié)，而檔板調(diào)節(jié)線性太差，跟不上工況變化速度，故能耗很高，而變頻調(diào)節(jié)響應(yīng)極快，基本與工況變化同步；
（4）異步電動機功率因數(shù)由變頻前的0.85左右提高到變頻后的0.95以上；
（5）可實現(xiàn)零轉(zhuǎn)速啟動，無啟動沖擊電流，從而降低了啟動負(fù)載，減輕了沖擊扭振。
（6）高壓變頻器本身損耗極小，整機效率在97％以上。
對離心式風(fēng)機而言，流體力學(xué)有以下原理：輸出風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n成正比；輸出壓力H與轉(zhuǎn)速n2正比；輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n3正比；即：
Q1/Q2＝n1/n2
H1/H2＝（n1/n2）2
P1/P2＝（n1/n2）3
當(dāng)風(fēng)機風(fēng)量需要改變時，如調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，則會使大量電能白白消耗在閥門及管路工程阻力上。如采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，可使軸功率隨流量的減小大幅度下降。變頻調(diào)速時，當(dāng)風(fēng)機低于額定轉(zhuǎn)速時，理論節(jié)電為
E=〔1-（ n′/n）3〕×P×T （kWh）
式中： n－額定轉(zhuǎn)速
n′—— 實際轉(zhuǎn)速
P——額定轉(zhuǎn)速時電機功率
T——工作時間
可見，通過變頻對風(fēng)機進(jìn)行改造，不但節(jié)能而且大大提高了設(shè)備運行性能。以上公式為變頻節(jié)能提供了充分的理論依據(jù)。
三、窯尾高溫風(fēng)機工程簡介
葛州壩水泥廠生產(chǎn)線為干法懸窯，其窯燒成工程流程簡圖如圖1所示。
圖1 窯燒成工程流程簡圖
旋窯是一個有一定斜度的圓筒狀物，預(yù)熱機來的料從窯尾進(jìn)入到窯中，借助窯的轉(zhuǎn)動來促進(jìn)料在旋窯內(nèi)攪拌，使料互相混合、接觸進(jìn)行反應(yīng)，物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動在窯內(nèi)向前運動。窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的余熱廢氣，在窯尾高溫風(fēng)機的作用下，通過預(yù)熱器對進(jìn)入窯尾前的生料進(jìn)行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過高溫風(fēng)機抽出進(jìn)入廢氣處理（除塵及排出）。
葛州壩水泥廠的3#、5#窯，日產(chǎn)分別為2000t、2500t，到現(xiàn)在運行已近多年。生產(chǎn)線原配置的余熱發(fā)電機組，由于發(fā)電成本較高，現(xiàn)已停產(chǎn)。
日產(chǎn)2500t的5#窯生產(chǎn)線，高溫風(fēng)機電機配置為6kV1600kW，窯尾EP風(fēng)機配置為6kV280kW。日產(chǎn)2000t的3#窯生產(chǎn)線，高溫風(fēng)機電機配置為6kV1400kW，窯尾EP風(fēng)機配置為6kV260kW。在高溫風(fēng)機的電機與風(fēng)機之間，配有液力耦合器對風(fēng)機進(jìn)行調(diào)速，整個工藝過程主要是通過 DCS的控制來調(diào)節(jié)液力耦合器的速度從而調(diào)整風(fēng)機的風(fēng)量，達(dá)到控制窯內(nèi)負(fù)壓。窯尾EP風(fēng)機依靠風(fēng)門來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
由于使用年限較長，目前液力耦合器漏油嚴(yán)重，運行中每天需加油2～3次，以補充漏油，油面調(diào)整的控制回路失靈不能自動調(diào)節(jié)，在運行中靠手動調(diào)節(jié)置于固定轉(zhuǎn)速比。在運行是時仍靠風(fēng)機擋板進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，當(dāng)窯工程工況變化較大時，現(xiàn)場值班人員根據(jù)中控制室的指令對液力耦合器的勺桿進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，運行操作非常不便。
前段時間，水泥廠準(zhǔn)備對兩條生產(chǎn)線進(jìn)行提產(chǎn)，但由于高溫風(fēng)機中液力耦合器漏油嚴(yán)重，出力受到限制，不具備提產(chǎn)的條件，故提產(chǎn)一直未能實現(xiàn)。
2006年1～2月，我公司為該水泥廠2000t、2500t兩條生產(chǎn)線的高溫風(fēng)機及窯頭號EP風(fēng)機進(jìn)行了變頻調(diào)速改造，目前運行情況良好，2000t的生產(chǎn)線的產(chǎn)量目前達(dá)2300t，2500t的生產(chǎn)線的產(chǎn)量目前達(dá)2900t，而高溫風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)的耗電量還稍少于原液力耦合器調(diào)節(jié)的耗電量。
四、高溫風(fēng)機變頻改造方案
經(jīng)過對原工程進(jìn)行分析，對原工程的風(fēng)壓控制由原來的液力耦合器調(diào)節(jié)改為變頻器調(diào)節(jié)，即取消原液力耦合器，將電機與液力耦合器之間用一連接軸取代液力耦合器連通，而由變頻器對電機本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到調(diào)整窯尾預(yù)熱器（高溫風(fēng)機入口）的壓力為工況要求值。
生產(chǎn)負(fù)壓風(fēng)機
水簾生產(chǎn)廠家
降溫水簾
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