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高压变频器在济钢烧结机余热发电体系中的使用

2014-04-12 11:05:25

济钢集团炼铁厂 李振玉

山东新风光电子科技发展有限公司 徐长海 焦勇

济宁圣地电力设计院 李利生

Li Zhenyu   Xu Changhai   Jiao Yong   Li Lisheng

摘  要:本文引见了风景牌高压变频器在济钢集团炼铁厂轮回风机中的使用状况,论述了变频调速体系的实现机理、功用及特性,对节能结果停止了阐发。从全新的角度,解释了高压变频调速体系与现场DCS体系的高效对接,提高了烧结机余热发电体系的自动化机能。

关键词:变频调速体系  烧结机  余热发电

Abstract:  The article introduces the application instances of FengGuang high voltage inverter in circular fan systems of the second sintering plant of Jinan Iron and Steel Group, it is a description of the frequency control system implementation mechanism, function and features, and the energy savings is analyzed. From a new perspective, interpretation of the high-voltage frequency control system and DCS systems in efficient docking site, and enhance the automation of sintering waste heat power generation system performance quoted.

Key words: Frequency control system   Sintering machine   Waste heat generation

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  钢铁工业是国民经济主要基础产业,能源消耗量约占天下产业总能耗的15%,废水和固体废弃物排放量别离占产业排放总量的14%和17%,是节能减排的重点行业。在钢铁企业中,烧结工序能耗仅次于炼铁工序,占总能耗的9%~12%,节能潜力很大。在烧结工序总能耗中,有近50%的热效能以烧结机烟气和冷却机废气的情势排入大气。因为烧结冷却机废气为中高温废气,温度在150℃~450℃之间,且颠簸范畴较大,加上此前余热收受接管手艺的范围,烧结余热操纵常常是投资高,服从低,投资收受接管周期长,长期以来得不到有用操纵。跟着海内烧结机面积不竭的扩大,烧结矿消费服从愈来愈高,其在冷却历程中发生的废气所照顾的热量曾经惹起了人们的高度存眷。海内自立设想、制造的烧结机余热发电机组也开展起来。

2烧结余热轮回操纵引见

   烧结余热收受接管次要有两部门:一是烧结机尾部废气余热,二是热烧结矿在冷却前空冷时发生的废气余热。这两部门废气所含热量约占烧结总耗能的50%,充分利用这部门热量是提高烧结能源操纵服从,明显低落烧结工序能耗的路子之一。

  今朝,海内烧结废气余热收受接管操纵次要有三种方法:一是间接将废烟气颠末净化后作为点火炉的助燃氛围或用于预热混淆料,以低落燃料耗损,这类方法较为简朴,但余热操纵量有限,普通不超过烟气量的10%;二是将废烟气经由过程热管安装或余热汽锅发生蒸汽,并入全厂蒸汽管网,替换部门燃煤汽锅;三是将余热汽锅发生蒸汽用于驱动汽轮机组发电。

3济钢400㎡烧结余热发电工艺引见

  济钢炼铁厂烧结余热发电工程设想发电才能14000kW。由一台Q334(272)/450(330)-55.5(14)-2.35(0.3)/400(210)双压余热汽锅和一台BN14-2.25/(0.3)+QF-W15-2补汽凝汽式汽轮发电机构成。详细工艺流程见图1。

图1 济钢炼铁厂烧结余热发电工艺流程图

  经由过程引风机将带冷机1号、2号烟囱的烟气引出,混淆后进入高效余热汽锅,加热汽锅内的水产生过热蒸汽和高压饱和蒸汽,供应汽轮机发电。可是在这个历程中引风机排挤烟气温度仍在150℃以上,这部门烟气热量也是能够再次轮回操纵的。济钢400㎡烧结余热发电装备轮回风机(利用沈阳鼓风机厂F32型鼓风机)一台,配套西安西玛YJTKK7105-6(10kV /1600kW)变频调速三相异步电动机一台,启动方法接纳变频启动。引风机排挤的烟气颠末三通挡板阀一部分排向大气,一部分经轮回风机增压后返回环冷机风池。既作为冷却介质冷却烧结矿,同时提高环冷机排烟温度。

  烧结余热发电是一项将烧结废气余热资本转变为电力的节能手艺。该手艺不发生分外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体,可以有用提高烧结工序的能源操纵服从,均匀每吨烧结矿产生的烟气余热收受接管可发电20kW·h,折合吨钢综合能耗可低落约8公斤标准煤,从而增进钢铁企业实现节能降耗目的。

4风机水泵类负载节能阐发

  普通异步电动机的同步转速为:n1=60f/p

  而异步电动机转速n与同步转速n1存在一个滑差干系: n= n1(1-s)=60f/p(1-s)

  由上式能够获得,改动异步电动机的转速能够经由过程改动f、p、s能够到达。

  针对某一电动机而言p是必然的,而经由过程改动s停止调速空间十分小,以是变频调速经由过程改动定子供电频次f来改动同步转速是异步电动机的最为公道的调速办法。   

  若平均地改动供电频次f,便可光滑地改变电动机的同步转速。异步电动机变频调速具有调速范畴宽、光滑性较高、机器特性较硬的长处,今朝变频调速已成为异步电动机最主要的调速方法,在许多范畴都得到了普遍的使用。

  按照流体力学类似定律: Q1/Q2=n1/n2 输出风量Q与转速n成反比;

              H1/H2=(n1/n2)2 输出压力H与转速n2反比;

              P1/P2=(n1/n2)3输出轴功率P与转速n3反比。   

  当风机风量(水泵流量)需求改动时,如调理风门(阀门)的开度,则会使大量电能白白耗损在阀门及管路体系阻力上。如接纳变频调速调理风量(流量),可使轴功率随流量的减小大幅度降落。变频调速时,当风机(水泵)低于额定转速时,实际节电为:

  E=〔1-( n′/n) 3〕×P×T (kW·h)

  式中: n——额定转速

      n′—— 实践转速

      P——额定转速时机电功率

      T——工作时间   

  可见,经由过程变频对风机(水泵)停止掌握,不单节能并且大大提高了装备运转机能。以上公式为变频节能供给了充实的理论依据。

5高压变频器选型及变频调速计划

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  颠末大量的手艺论证,而且对今朝高压变频器市场充实考察后,选用了山东新风光电子科技发展有限公司消费的JD-BP38-1600F高压变频器对轮回风机停止变频掌握,不单节约能源并且大大提高了装备运转机能。

  表1   轮回风机机电参数:

  表2   山东新风光JD-BP38-1600F高压变频器技术参数:

  5.2变频调速计划

  经由过程对轮回风机动力体系的研讨、阐发,综合此中存在的成绩,以“先包管系统安全可靠,构造公道,供给最好性价比计划”的原则对体系停止方案设计,决议接纳一拖一手动计划。其一次电路如图2所示:

图2  高压变频体系一次接线图

  QF为用户原高压开关;

  K1、K2和K3为变频器旁路开关柜高压断绝开关;

  BPQ为风景JD-BP38-1600F高压变频器;

  M为高压电念头。

  变频器掌握风机为一拖一掌握,旁路开关柜用于工/变频切换。K1,K2和K3为3个高压断绝开关,要求K2和K3不能同时闭合,在机器上实现互锁的同时实现电磁互锁。K2断开,K1和K3闭合,风机变频运转;K1和K3断开,K2闭合,风机工频运转。

  5.3高压变频调速体系优势

www2007com(1)机电拖动风机可实现软起动和软截至。

  (2)可实现线性调速,能够按照消费需求线性调理风机风量。

  (3)调速区段内的装备调理和优化掌握由机组DCS完成,DCS卖力收罗模仿量、开关量等旌旗灯号,变频器输出的模仿量、开关量旌旗灯号局部进入DCS体系,构成闭环控制,同时实现相干辅机联锁功用等。

  (4)体系设有当场和远方两种掌握路子,当场掌握是在变频器处经由过程变频器触摸屏停止操纵或应急处置;远方掌握是在掌握室内停止,分为两种事情方法:一种为远方手动方法,在这类事情方法下,操作员经由过程DCS体系的CRT手动给定旌旗灯号,调理变频器,改动机电转速,到达调理风量的目标;一种方法为远方主动方法,在这类事情方法下,转速给定是在DCS体系中按照工况使用相干算法停止运算,得出响应风压值,转换成对应频次值,输出给变频器,调理风机的速度,使体系参数跟从给定值变革,从而到达主动调理风量的目标。

  (5)信息通报:变频器能够实现与机组DCS体系的双向信息通报,可完成自诊断、报警和领受指令的功用。变频器可提供给DCS体系以下参量:输出转速、输出电流、变频器温度等反应信息,经由过程4~20mA电流源模仿量输出。供给的开关量有:变频器报警及毛病信息、启停形态信息、高压开关掌握旌旗灯号(高压合闸许可、高压开关告急分断)等。变频器领受的DCS的模仿量旌旗灯号为远控转速给定,开关量为远方启/停、高压停当旌旗灯号等。

  (6)完备的庇护功用:变频器内庇护设置齐备,有运转中开门、冷却电扇停运、变频器过热、输入电压过低、负载超速、功率单位非常等各类范例报警检测功用,并完整具有对本身及机电的庇护功用。

  (7)安全运转保障:

  a 机组运转历程中,因为各类缘故原由发作厂用电切换,会形成掌握电源消逝,变频器两路电源可主动切换。

  b 当变频器呈现单位毛病,变频器可将毛病单位旁路,并停止“星点漂移”,制止不必要的停机。

  c 当变频器团体毛病或掌握电源消逝或按下告急停机按钮时,高压变频器高压开关跳闸,割断电源,同时到场联锁。

  (8)体系的变频风机实现变频供电和电网供电互相切换运转,可手动切换,当变频器发作非常后,风机仍需求运转,这时候可将机电切换到工频电网起动。

  (9)变频风机具有互锁功用,确保统一机电不呈现变频、工频同时驱动,具有完美的庇护、报警功用(包罗旌旗灯号检测体系在内)。

6现场使用及节能结果

  (1)现场使用状况

  济钢烧结余热发电自2010年7月份投产以来运转优良。因为余热发电项目是余热收受接管现效益最大化,但在生产过程中起首包管烧结矿的冷却质量再谈余热收受接管。这就要求冷却风鼓风量与引风量有个优良的婚配成绩。在这个问题上轮回风机变频器阐扬了重要作用。经由过程变频器调理轮回风机的转速,来调理冷却机的鼓风量,使烧结矿冷却结果优良同时又使发电量最大化。

  (2)节能结果

  在一般消费状况下,本台轮回风机变频器运转频次在20-30Hz,高压侧输入电流在45-70A。与同功率机电运行状况比力轮回风机节能服从约莫为38%,节能结果非常较着。

7结论

   近几年,跟着双压、闪蒸发电和补汽蒸汽式汽轮机在技术上得到打破,烧结余热发电手艺已逐步进入成熟阶段,同时其在节能环保、削减净化排放、经济效益等方面的明显优势使得其开展疾速。烧结余热发电体系轮回风机机电接纳JD-BP38-1600F高压变频器,不单操纵便利、保护量小,并且有较着的节能结果。经由过程变频对风机(水泵)停止掌握,再次实现节能项目中的装备节能,具有明显的经济效益和社会效益,值得鼎力推行。

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