高爐高壓電機(jī)助力冶金能源管理

冶金行業(yè)是國內(nèi)能源消耗比較大的行業(yè)，一直是能源減耗的重點(diǎn)關(guān)注，那么冶金行業(yè)又是怎樣利用自動化產(chǎn)品實(shí)行節(jié)能減排，能源管理呢？

能效分析

在寶鋼股份不銹鋼事業(yè)部煉鐵廠750立方米高爐處，有一個出鐵口。鐵口出鐵時產(chǎn)生煙塵量大，鐵口封堵進(jìn)入鐵水冶煉階段時，由于爐前清理作業(yè)需要，吸塵點(diǎn)閥門仍舊需打開，以降低作業(yè)點(diǎn)溫度并捕集產(chǎn)生的煙塵。

除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計總風(fēng)量為72萬立方米/小時，壓力5500帕，配套電機(jī)功率1600千瓦，高壓電機(jī)為工頻直接啟動，以工頻恒速24小時連續(xù)運(yùn)行。電機(jī)與風(fēng)機(jī)之間裝有液力耦合器，手動調(diào)節(jié)。高爐平均三個月?lián)Q溝休風(fēng)一次，一個半月熱修補(bǔ)一次，設(shè)備負(fù)荷率總計98%，即年運(yùn)行時間約為358天。

按照現(xiàn)有出鐵制度，在每個正常出鐵周期內(nèi)，除塵風(fēng)機(jī)約有25%~30%的時間可以調(diào)整至低負(fù)荷運(yùn)行，而實(shí)際運(yùn)行時風(fēng)機(jī)風(fēng)門接近全開，始終處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)能力存在浪費(fèi)現(xiàn)象。

現(xiàn)役除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)采用液力耦合器進(jìn)行控制，屬于機(jī)械控制方式。采用液偶調(diào)速方式，電動機(jī)的效率低，損耗大，尤其低速運(yùn)行時，效率極低；調(diào)速范圍小，一般情況下，有效調(diào)速范圍在30%~97%之間，高速段減小了設(shè)備的出力能力，低速段影響節(jié)能效益的發(fā)揮；調(diào)節(jié)精度低、線性度差，響應(yīng)慢，手動控制時，操作不便，節(jié)能效益不能充分實(shí)現(xiàn)。

鑒于出鐵場的實(shí)際工況，電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷波動變化較大，此種情況宜采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)對除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

系統(tǒng)節(jié)能改造方案

除塵系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)出鐵制度對風(fēng)機(jī)負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，與實(shí)際工藝需求相匹配，才能保證除塵系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，并得到最佳的節(jié)電效果。按750立方米高爐出鐵制度，在一個標(biāo)準(zhǔn)出鐵周期內(nèi)，鐵口出鐵時間約85分鐘，出鐵結(jié)束進(jìn)入冶煉階段，至下一鐵口開口約需35分鐘。即正常生產(chǎn)時，在一個標(biāo)準(zhǔn)周期內(nèi)，只有三分之二的時間需要風(fēng)機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行，剩下的三分之一的時間風(fēng)機(jī)進(jìn)入低負(fù)荷階段。

考慮到出鐵場除塵風(fēng)機(jī)對生產(chǎn)的重要性，且系統(tǒng)24小時不間斷運(yùn)行，因此對設(shè)備可靠性要求較高，宜采用智能高壓變頻器對煉鐵廠750立方米高爐出鐵場1600千瓦除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造。由于只有一臺風(fēng)機(jī)，因此對電機(jī)進(jìn)行一拖一變頻改造，帶手動旁路功能。在變頻器發(fā)生故障時，能手動切換到原來的工頻運(yùn)轉(zhuǎn)方式，保證電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，同時，為保證現(xiàn)有風(fēng)機(jī)在變頻改造后的穩(wěn)定運(yùn)行，將在改造前對風(fēng)機(jī)本體進(jìn)行無損探傷以保證改造后系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

節(jié)能效果

根據(jù)風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行時，實(shí)際轉(zhuǎn)速和電流值分別為920轉(zhuǎn)/分鐘和129安測算，風(fēng)機(jī)改造前電機(jī)實(shí)際平均輸入功率為1152千瓦。工頻運(yùn)行條件下，除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)軸功率為1019千瓦。

若使用變頻調(diào)速，除塵風(fēng)機(jī)在出鐵時以920轉(zhuǎn)/分鐘運(yùn)行，冶煉時以640轉(zhuǎn)/分鐘運(yùn)行，則在變頻改造后，電機(jī)消耗功率為：高速時為1132千瓦，低速時為405千瓦。即在一個周期內(nèi)，電機(jī)平均消耗動率為920千瓦，按每年350天煉鐵年節(jié)約電費(fèi)110萬元。

除了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，變頻系統(tǒng)在降低設(shè)備維護(hù)成本、延長設(shè)備使用壽命、簡化操作等方面也有著諸多優(yōu)勢。據(jù)計算，本次改造，三年即可收回投資成本。