燒結系統主抽風機整體節能設計

毛坤

文章編號：2095-6835（2016）17-0127-02

摘 要：某鋼鐵廠90 m2燒結系統節能設計實現了燒結主抽風機高壓變頻控制，降低了燒結主抽風機電能消耗，進而降低了一次能源成本。

關鍵詞：主抽風機；電能；燒結系統；鋼鐵行業

中圖分類號：TF341 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.127

目前，鋼鐵行業產能過剩、耗能巨大、污染嚴重，導致企業效益大幅度下降。如何在嚴峻的形勢下生存和發展，解決成本控制、資源利用的問題以及降低一次能源消耗、節能改造至關重要。

燒結系統作為鋼鐵企業重要的工藝過程，耗電占企業耗電10%以上。燒結主抽風機是協調整個燒結系統的重要組成設備，電能消耗占燒結系統50%左右，對其進行控制優化的意義重大。本文根據某鋼鐵廠90 m2燒結系統為例，以主抽風機高壓變頻改造為基礎，結合整體燒結系統改造提供了設計節能方案。

1 燒結主抽風機的配置與運行

1.1 燒結主抽風機設備的配置

某鋼鐵廠配備一套90 m2燒結系統，其中，主抽風機為離心式鼓風機，額定進口流量為9 500 m3/min，進口壓力為85.48 kPa，進口溫度為150 ℃；電動機為同步電動機，額定電壓為10 kV，額定電流為238 A，額定功率為3 600 kW，額定轉速為1 500 r/min。

1.2 燒結主抽風機的運行現狀

該鋼鐵廠燒結系統中控室根據燒結系統第13號風箱位置溫度判斷燒結效果，以確定燒結風量是否滿足要求，再由主抽風機控制室對實際風門開度進行調節，在滿足燒結風量需求范圍的基礎上，根據進口風溫和除塵器進口負壓對風機閥門進行微調。

人工風門調控方式為損耗調控，但這會增加管網損耗、降低系統效率。電動機始終運行于額定轉速，大量的電能被損耗浪費。在系統的長期運行中，燒結料布料不規范，未及時了解燒結料透氣性而改變料層厚度，進而影響了主抽風機抽風效果。

1.3 主抽風機的運行參數

根據鋼鐵廠生產現場數據統計，并結合實際生產過程，就布料情況、天氣情況、生產要求而言，各參數存在范圍變化，得到如表1所示的數據。

1.4 主抽風機運行問題

1.4.1 主抽風機控制方式落后

主抽風機控制方式為人工風門控制，控制方式落后，自動化程度低，截流損耗大，電能消耗大。

1.4.2 料層厚度與透氣度

隨著生產的需要，燒結量的增大、料層厚度增加，而南方氣候濕度較大，燒結料透氣度受到了影響，需要主抽風機提供更大的風量。在負荷不斷變化的情況下，主抽風機工況不穩定，甚至常出現超流的運行狀況。

2 主抽風機變頻改造

主抽風機采用變頻調速控制調節風量、風壓，效率較高，尤其對于交流電動機（異步電機或同步電機）而言，是目前國際公認交流變頻調速性能最佳的調速方式，其特點為效率高、調節精度高、節省能源。

2.1 變頻改造原理

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。根據流體力學相似原理可知，輸出流量Q與轉速n成正比，輸出壓力H與轉速n2成正比，輸出軸功率P與轉速n3成正比。

2.2 變頻調控控制策略

2.2.1 一級策略

由燒結主抽風機中控室監控，主要針對燒結主抽風機本體進行監視和控制，檢測點為電除塵器出口后各參數的變化情況，直接對燒結主抽風機運行進行控制。變頻控制通過原有控制方式形成控制策略，對控制參數與安全參數兩部分進行在線即時檢測，并實時反饋指導主抽風機的變頻運行。

主抽風機安全參數為：實測電流小于等于238 A、除塵器出口風溫為120～140 ℃。

主抽風機控制參數為：除塵器出口風壓小于等于16.5 kPa。

同時，將原用于控制的風門開度固定為100%全開。通過閉環PID控制方式，可使主抽風機運行頻率跟隨除塵器出口風壓值實時調控，使除塵器出口風壓始終處于恒定值。

2.2.2 二級策略

由燒結系統中控室監視，指導燒結主抽風機中控室控制。通過整個燒結機的監控，可對燒結效果情況進行實時監測，監視燒結機的運行情況。通過燒結系統第13#風箱位置監視溫度了解燒結情況，判斷燒結主抽風機的風量需求，并將信息傳遞給燒結主抽風機中控室，使其可以根據特殊情況，人為干預主抽風機的運行狀態，滿足燒結系統的需要。

3 改造后的效果

3.1 變頻控制

通過對主抽風機高壓變頻的改造和設計兩級控制策略，實現了在正常燒結生產過程中，自動控制燒結主抽風機運行，使燒結主抽風機始終處于最優工況下，降低了電能損耗。同時，實時監測燒結系統在特殊情況下，可由燒結系統中控室發出指令，在燒結主抽風機中控室人為干預燒結主抽風機運行，使燒結系統達到最佳的燒結效果和效率。

3.2 燒結過程的規范化

通過管理手段，合理安排燒結料層厚度，使燒結過程更加順利，降低主抽風機的整體能耗。

3.3 節能效益

通過以上綜合節能改造，節能效果明顯，具體如表2所示。

通過綜合節能改造方案的實施，燒結主抽風機的能耗大幅度降低。此方案綜合考慮了影響燒結系統風量、燒結主抽風機能耗的其他因素，從整體上提高了燒結效率，降低了燒結主抽風機能耗，特別是在產量低、負荷低的運行狀態下，節能效果尤為明顯。主抽風機節能效果如表3所示。

4 結束語

綜上所述，通過對燒結系統整體的優化設計，進行燒結機本體維護改造，主抽風機變頻調速，可達到節能的目的，降低了生產成本，每年可節約電費約369.3萬元，節能效果明顯。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕