高压变频器在活化石灰回转窑引风机的应用(一)

[摘要]针对于大功率高压变频器在大功率风机调速节能上广泛的应用，本文介绍了烧制炼钢用活性灰的大型回转窑用引风机变频调速改造的节能预测和在钢厂在的实际应用。在采用电机工频拖动的运行的工况中，由于风压过大，档板调节量不足对运行工况造成的生产操作复杂与能源的浪费状况，所产生的应用高压变频器进行速度调节运行的实际需求。并预测调速运行后能产生的效益。在高压变频器投入运行后，对运行工况的改善，能量节约的状况进行测量与汇总。

 

[关键词]  高压变频器    节能    回转窑

 

Harebing jiu zhou electric joint-stock company

 

[Abstract] contrapose the Big power high voltage frequency conversion equipment broad use on big power wind pump speed conversion economize ,the article explain   forecast of regulate speed achieve economize power of fire active calcareousness for steel making in big rotative kiln ,and practice use in steel factory. work starus of use by electromorot straight drag ,so more wind pressure and regulative quantity of baler board scarcity, as status work manipulative complexity and power chuck away, engender actual demand of speed adjust by  high voltage frequency conversion equipment. Also forecast bring benefit since regulate speed run. Since high voltage frequency conversion equipment plunge into run, toward run word status of improve, power economize of status bring measure and collect.

 

[Key word]  high voltage frequency conversion equipment   economize power   rotative kiln

 

　　随着我国经济的持继发展，国内各类能源消耗逐渐增大，限于能源开采能力与从国外进口的限制，使我国的能源供应十分紧张。但我国各行业的能源利用处于比较原始，能源浪费还非常严重，如何高效利用能源已经被国家摆在重要的战略位置。

　　工业大型风机在设计时都按20-30年的运行期考虑，综合风机叶片，炉膛，风道等损耗，密封的变化，风动介质的扰动的综合因素，余量都选得较大。特别对于炉膛运行用的风机，在运行后，由低温空气介质变为高温空气介质，在同等的输出风量条件下，其要求的功率也随之大幅下降。档板的开度经常处于60%-40%之间运行，使大量的电能都浪费在的档板截流，介质扰动，和风压损耗上。利用调速运行的方式降低各类损耗，提高电能的利用率真，已经是大型风机节能高效运行的首要选择方式。

随着现代变流技术的发展，硅元件制造工艺的提高，大功率、高电压的电力电子器件制造愈加成熟，性能不断提高，价格不断下降。应用大功率IGBT、CPLD、DSP制作的大功率高压变频器技术相应成熟，价格逐步下降，已能将高压变频器高昂的价格降为企业能够接受的价格门槛，在大型风机进行节能调速的范围高压变频器出现了大规模的实际应用，本文专门介绍在钢厂中的石灰回转窑引风机的高压变频技术改造的应用。

 

（1）、华菱涟源钢铁集团田湖公司活性石灰车间，活化石灰生产线上的核心设备是石灰烧制回转窑系率，其结构示意图如下：

 

 

图1回转窑系统示意图

 

（2）、工作流程：

　　回转窑处于备用  → 窑中加预热木料  → 用煤油点火  → 窑中温度升到额定  →引风机运行 → 喷煤粉  → 连续投料  → 连续出料  → 根据窑温对风量进行调节  → 定时冲窑皮  → 根据生产计划停料  → 停止喷煤  → 强风冷却窑体  →停止引风机  →  修窑  → 备用

（3）、引风机设备型号：

　　风机型号为GW-GR168D,额定压力8000Pa。

　　电动机型号YKK450-2-4，功率500KW。

　　引风机电机启动采用水阻启动器，启动器内水溶液为两吨，启动一次的温升为30摄氏度。

（4）引风机运行流程：

　　在木料烘窑后期，启动引风机，点燃煤粉，使木料充份燃烧，并将灰分吸出。当窑内温度均衡后，降低出风量，连续投料开始。风量采用档板调节，正常时回转窑内的负压为100-250Pa，运行挡板开度为25%左右。冷却窑体时，运行档板开度为90%。在冷却完毕后，修窑初期，挡板开度为10%，用于窑内清灰。

 

（1）引风机的启动：

　　引风机的惯量力矩输大，在厂内的电网容量条件下，直接启动时电机的启动电流很高，将引起高压电源进线保护动作，必须采用软启动器进行启动。每一次启起引起水阻启动器温升30至40摄氏度，当连续三次启动时，将会使启动器内水溶液沸腾，电动机启动失败。水阻器在沸腾后，需二天的时间方能冷却至正常温度。在操作在决定了电机每天的启动次数必须的二次之内。

（2）引风机运行：

　　运行中，由于电机的余量较大，常常将档板调到25%左右运行，在高转速，低负荷的运行工况下，风机振动较大，现场噪音极强，工作环境非常恶劣。当挡板调到10%以下时，由于负压过大，会引管道和前侧高压除尘器的喘振，危及设备运行安全。

（3）石灰烧制期间的运行：

　　回转窑采用煤粉加热，由于煤粉的灰度较大，在燃烧中灰分在窑壁上积累，俗称窑皮。当窑皮积累到一定程度时，将会影响出料。这时将停下煤枪，用水将窑皮炸开，称为冲窑皮。在冲窑皮时，引风机挡板关至最低。

　　在上午出料，下午入料时，引风机运行挡板开度调至15%左右，晚间大火烧制时，引风机挡板调至25%左右。

（4）引风机运行风量由挡板进行调节，档板执行机构为大力矩电动执行机构，在控制室内进行操作。

 

（1）引风机电能损耗严重：

●电机启动时，每次启动水阻启动器的电能消耗约为正常运行时一天耗电量。

●正常运行时，挡板开度在25%左右，在挡板两侧风压较大，出现极大的节流损耗和风压损耗。

●由于电机工作时负荷远远小于电机额定，且风机流量远远小于设定流量，在高速运行时产生大量的扰动，使电机运行振动较大，风机的转换效率低。

●由于启动次数的限制与启动时电能的消耗，在其它附属设备出现问题进行短时维修时，引风机继续保持运行，由于风量较大，散热较快，不但是耗费电能，同时为保持窑温，还需经常喷粉加温，增大的煤粉的消耗量。

（2）工作环境恶劣：

●在进行木料烘窑时，由于引风机启动后风量太大，引起木料燃烧过快，使窑内加温时间不够。烘窑时，不运行引风机，不但点火费油费时，而且现场烟雾很大，环境变差，每次烘窑后车间都是遍地黑灰。

●冲窑皮时，引风机不停，使冲窑皮时危险性加大，易出现灼伤事故。

●在进行修窑时，为防止系统喘振，引风风量较大，增加了工作的危险程度。

●引风机运行时，振动，噪音极大，使旁边的电工室内振动和噪音都超标，危害操作者的人身健康。

（3）对设备的危害：

●启动时电流较大，不但使厂内电源产生波动，耗电较大。同时对电机寿命降低。

●运行中振动大，使电机轴承，风机轴承磨损较大，且造成风道，高压除尘装置的使用年限降低。

●挡板内外风压相差较大，使挡风板调节机构与调节电机磨损程度加快。

 

（1）风机运行特性：

　　离心式风机，其属于平方转矩类型的负载，在额定转速运行的特性曲线如图：。

 

 

图2  离心式风机特性曲线（β=90º）

 

Ｈ—Q曲线：当转速为恒定时，表示风压与风量间的关系特性。

Ｎ—Q曲线：当转速为恒定时，表示功率与风量间的关系特性。

η—Q曲线：当转速为恒定时，表示风机的效率特性。

（2）风机流量的确定：

　　风机在运行时，一定转速的风机产生的离心压力作用在一个截面上时，介质在单位时间内的通过量，就是我们所说的流量，风机在运行时，通过风机压力与管网阻力的共同作用，出现一个稳定的流量输出，我们称之为工况点，其特性曲线如图：

 

图3风机运行工况点

M ——工况点

R —— 管网的阻力曲线

H ——风机压力曲线

（3）风机流量的调节方法：

●通过改变管网阻力实现对风机输出的调节

　　当管网阻力发生变化时，风机转速保持不变，风压随之上升，风机运行的工况点将改变，风机的输出流量将随之发生变化，其特性曲线如图：

 

图4管网阻力变化时的风机流量特性曲线

　　在实际运行中，是通过调节挡风板的开关程度来实现的，当挡板的开度减小时，管网阻力随之加大。

挡板的三种开度对应R1、R2、R3三种阻力工况，则在风机转速不变时，其与风机压力特性曲线分别出现了M1、M2、M3三种工况点。

　　三种工况点对应的三个流量Q1、Q2、Q3就是在转速不变是，三种挡板开度所对应的三个流量。从中可以看出，调节挡板的开度，即可以调整风机输出流量的多少。