一、引言
節(jié)能減排已成為我國的基本國策，水泥行業(yè)企業(yè)也是用電大戶，據(jù)統(tǒng)計在水泥制造成本中，電費成本約占總成本的30%左右。對于一條水泥生產(chǎn)線，其中有25%～30%的電能是用于拖動各種類型風(fēng)機上，因此對于節(jié)能改造對于水泥企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率有著尤為重要的意義。
安徽某水泥廠經(jīng)過最終論證及多家對比，選定英威騰攜手合作，對其2500T/D水泥干法旋窯生產(chǎn)線窯尾高溫風(fēng)機進行變頻改造，從2011年3月運行至今運行良好，無任何因變頻故障導(dǎo)致停產(chǎn)事故。
二、現(xiàn)場工藝及工況介紹
1. 高溫風(fēng)機工藝簡介
高溫風(fēng)機又叫ID風(fēng)機，即ID FAN（引風(fēng)機），指的就是預(yù)熱器后面的排風(fēng)機。根據(jù)布置方式有兩種：一種是在增濕塔之前，另一種是在增濕塔之后。
新型干法窯生產(chǎn)中余熱利用系統(tǒng)高溫風(fēng)機，一方面用來調(diào)整窯內(nèi)氣壓，另一方面回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鍛燒后的高溫熟料出來有廢氣帶灰，通過預(yù)熱器對進入窯尾前的生料進行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風(fēng)機引出由電收塵器將灰塵進行處理，再將廢氣排掉，有一部氣體被引至生料磨對生料進行預(yù)熱，在一些現(xiàn)場因高溫風(fēng)機入口風(fēng)溫度較高，如果直接排放造成能源浪費，所以很多現(xiàn)場也在高溫風(fēng)機入風(fēng)口加了余熱利用鍋爐，尾氣通過預(yù)熱利用后再排放，達到節(jié)能的目的。高溫風(fēng)機系統(tǒng)工藝圖如下圖1：
2. 工況介紹
英威騰公司對安徽某水泥廠的1條日產(chǎn)2500噸新型干法生產(chǎn)線的高溫風(fēng)機進行了變頻改造，具體電機參數(shù)如下表1所示：
| 電機型號：YKK800-6 | 電機功率：1400KW |
| 額定電壓：10KV | 額定電流：95A |
| 額定轉(zhuǎn)速：991RPM | 啟動方式：水阻啟動 |
| 補償方式：電容補償 | 調(diào)速方式：液耦調(diào)速 |
表 1
該高溫風(fēng)機目前通過液力耦合器來對風(fēng)機進行調(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，達到控制窯內(nèi)負壓。當窯系統(tǒng)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行手動調(diào)節(jié)，運行操作非常不便。
3. 改造前存在問題
3.1、設(shè)計存在余量
這是因為在設(shè)計過程中，很難準確地計算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通常總是把系統(tǒng)的最大流量和壓力作為選擇型號的設(shè)計值。而設(shè)備的型號和系列是有限的，往往在選用不到合適的型號時，只好往大型號上靠。所以電機及風(fēng)機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現(xiàn)象。
3.2、生產(chǎn)采用傳統(tǒng)調(diào)液力耦合器調(diào)節(jié)方法
（1）液力耦合器屬于一種機械調(diào)速設(shè)備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有5-8%的速度損失。同時功率損失變?yōu)闊崃浚挂簤河蜏剡^高。需要大量冷卻水冷卻液壓油。
（2）在實際運行中油溫高于95℃以上，使冷卻器的水易結(jié)垢堵塞，造成故障。
（3）由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩(wěn)定、功率因數(shù)低、調(diào)速精度差。
（4）液力耦合器整機效率低，功率因數(shù)低，調(diào)速精度差，維護量大、成本過高。
3.3、工藝存在的問題
高溫風(fēng)機由于“塌料”導(dǎo)致的過負荷是由于在旋窯水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的預(yù)熱器管壁上的粉塵粘附到一定厚度時就會坍塌脫落，造成管道內(nèi)粉塵濃度突然增大，阻力增加，負壓升高，使排風(fēng)機負荷增加。此外，如果垂直煙道或預(yù)熱器內(nèi)在清潔皮或有物料塌料時，同樣也會造成氣流波動，使排風(fēng)管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風(fēng)機過負荷停機，該現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)對高溫風(fēng)機電動機造成損壞。在實際使用過程中的“塌料”現(xiàn)象，會不定期的導(dǎo)致電機運行電流在極短的時間內(nèi)超出正常電流的數(shù)倍。
三、系統(tǒng)方案
1. 變頻器配置
|
項目 |
參數(shù) |
項目 |
參數(shù) |
|
變頻器型號 |
CHH100-1400-10 |
額定容量 |
1700kVA |
|
額定電壓 |
10KV |
額定電流 |
98A |
2. 變頻一次控制原理圖
|
類別 |
名稱 |
本月表數(shù) |
上月表數(shù) |
耗電量 |
|
負載 |
高溫風(fēng)機 |
16299390 |
15416600 |
882790 |
| 類別 | 名稱 | 10月表數(shù) | 9月表數(shù) | 電量 |
| 負載 | 高溫風(fēng)機 | 25705831 | 2495199 | 366390 |
| 節(jié)電率統(tǒng)計 | ||||||||
| 2010年9月份耗電量（度） | 2011年10月份耗電量 （度） | 節(jié)約電量（度/月） | 節(jié)電率 | |||||
| 高溫風(fēng)機 |
882790 |
753840 |
128950 |
14.6% | ||||
五、結(jié)束語
水泥高溫風(fēng)機采用變頻調(diào)速后，節(jié)能效果明顯，并帶來了一系列的潛在效益。英威騰高壓變頻器解決了高溫風(fēng)機由于塌料導(dǎo)致的跳閘，變頻器運行可靠性高，運行良好，得到了用戶和操作員的好評和認可。
參考文獻：
【1】 深圳市英威騰電氣股份有限公司 《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)品說明書》
【2】 徐甫榮 《高壓變頻調(diào)速技術(shù)工程實踐》中國電力出版社 2012-01出版
關(guān)于英威騰：
英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)，總部員工1100多人，國內(nèi)、外辦事處30余個，控股子公司9家，業(yè)務(wù)涉及電氣傳動、工業(yè)自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領(lǐng)域。在基礎(chǔ)業(yè)務(wù)變頻器領(lǐng)域，英威騰占據(jù)國內(nèi)領(lǐng)先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專用豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業(yè)廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品銷售遍布全球60多個國家和地區(qū)。
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