石家庄钢铁厂除尘系统高压变频改造节能分析与技术方案

石家庄钢铁厂除尘系统高压变频改造节能分析与技术方案第一部分：高炉出铁除尘风机高压变频改造节能分析一、设备参数1、电机参数：型号：Y5601-10额定功率：710KW额定电压：6KV额定电流：87A功率因数：效率：额定转速：580r/min实际运行电流：82A挡板开度：100%2、风机参数：根据用户提供的的风机型号和风量，从新查产品样本得知风机的型号和数据如下：型号：Y4-73-1IINo29.5F流量：440874m3/h全压：4000pa轴功率：585KW效率：82%3、运行工况石家庄钢铁有限公司炼钢厂有1#、2#、3#三台炼铁炉，每台炼铁炉设有一个出铁口。炼铁炉出铁时，高温的铁水会同空气发生剧烈的化学反应，产生大量的烟气。一方面对现场操作的工人不利，另一方面也对环境造成了巨大的污染。为降低污染，改善现场环境，节能降耗，需要对炼铁炉的除尘系统进行变频调速改造。该除尘系统配置Y4-73№29.5F风机一台（配套电机功率710kW），除尘风机共带有三台高炉：1#、2#、3#，每台高炉出铁周期80min，其中除尘时间30min。运行时不除尘、一台炉除尘、二台炉除尘、三台炉除尘的情况都有，而不除尘的时间极少。现运行时挡板全开，运行电流82A，不（出铁）除尘时的电流60～65A。因此，为了提高风机的运行效率，节能降耗，非常有必要对风机进行调速控制。除尘风机变频改造之后，炼铁炉除尘风机需要四种风量来适应炼铁炉出铁工艺要求。二、除尘风机工艺过程当炼铁炉炼铁不出铁时也不除尘，因此也不需要风量。由于没有1台、2台、3台高炉出铁时所需要的风量数据，所以按照每台高炉除尘时需要风量为14万m3/h考虑。当1台炉出铁口出铁时需要风量14万m3/h；两台炉出铁口同时出铁需要风量28万m3/h；当3台出铁口出铁时需要风量42万m3/h。按3台炉同时生产，每台炉每天3班，每班8小时，每台炉每班出6炉铁，每个班3台炉总计出铁18炉。每个出铁周期80分钟，其中有30分钟为出尘时间。其中每班中有1个周期3台炉同时出铁，除尘风量为42万m3/h；6个周期2台炉同时出铁，一台炉不出铁，除尘风量为28万m3/h；只有3个周期1台炉出铁，其余两台不出铁，除尘风量为14万m3/h。不出铁的时间内维持风机最低转速5%左右，风量大概为2.2万m3/h。工艺流程示意图a到b为不出铁时间；b到d为1个出铁口出铁时间，其中b到c为风机升速时间；风机升速时可以根据需要跨越任一升速点；d到f为2个出铁口出铁时间，其中d到e为风机升速时间；风机升速时可以根据需要跨越任一升速点；f到h为3个出铁口出铁时间，其中f到g为风机升速时间；风机升速时可以根据需要跨越任一升速点；h点风机开始减速。h到J为2个出铁口出铁时间，其中h到i为风机降速时间；风机降速时可以根据需要跨越任一降速点；j到l为2个出铁口出铁转换为1个铁口出铁时间，其中j到k为风机减速时间；l到b为1个铁口出铁转换为出铁口停止出铁时间，其中l到a为风机减速时间；a到b为不出铁时间。三、调速要求对除尘系统进行高压变频改造之后，要求有自动旁路、有远控箱、无闭环。变频调速运行后，不除尘时段、一台炉除尘时段、二台炉同时除尘时段、三台炉同时除尘时段各运行一个频率。不除尘时维持最低转速，三台炉除尘时转速最高。从每台高炉处各取一个出铁口位置状态信号送入变频器的PLC。为简化控制逻辑，现场直接根据出铁口的开关状态来控制变频器的转速。变频器预设4个速度点，根据现场出铁口的开关状态位置信号通过PLC的逻辑运算，自动调节电机转速来满足所需风量要求。变频器内具有PLC和中文的人机界面，将给给现场调试工作带来很大便利，调试周期很短。各种参数设置十分方便，根据现场烟气的多少，可以及时调整各速度段点的风量，除尘改造后，现场条件将会大为改善。四、节能计算根据统计，风机在一天中各速度段的运行时间数据如下表:第二部分：炼铁厂S3布袋除尘引风机高压变频改造节能分析一、设备参数1、电机参数型号：YKK5602-8额定电压：6KV额定功率：710kW额定电流：85.5A功率因数：0.82效率:97.4%(728.58)额定转速：742r/min实际运行电流：53A～60A挡板开度：75%2、风机参数型号：G4-73-11No25D流量：440000m3/h风压：4200Pa轴功率：596kW效率：84.5%3、除尘设备型号：LFMD-14×390处理风量：420000m3/h过滤速度：1～1.3m/min浓度：80mg/Nm3除尘效率：99%设备阻力：980～1570Pa二、工艺流程现场各尘点——吸尘罩——引风支管——总管——布袋除尘器——引风机——排风管。三、调速要求对除尘系统进行高压变频改造之后，要求有自动旁路、有远控箱、无闭环。变频调速运行后，可以根据现场的实际需要调整风机的速度，满足各个除尘点的除尘风量要求。根据各个除尘点除尘风量的要求，每个除尘点各运行一个频率。同时除尘时运行转速最高，不除尘时维持最低转速。从每个除尘点取一个工况状态位置信号送入变频器的PLC。变频器根据除尘点的开关状态位置信号通过PLC的逻辑运算，自动调节电机转速来满足所需风量要求。共设有5个除尘点。总风量为Q=420000m3/h。工艺过程的风量如下图所示。工艺流程示意图变频器内具有PLC和中文的人机界面，将给给现场调试工作带来很大便利，调试周期很短。各种参数设置十分方便，根据现场烟气的多少，可以及时调整各速度段点的风量，除尘改造后，现场条件将会大为改善。风机实际运行时的电流在53A-60A之间，风机的额定轴功率为596KW，按照电流比试运行时的电机输入功率为：PSZ=IS/Ie×Pez=(53～60/85.5)×728.58=452kW～511kW。取平均值482KW.根据统计，风机在一天中各速度段的运行时间数据如下表：柜体尺寸：从左至右依次为：变压器柜、功率柜、控制柜，深度为1200mm。可选配的旁路柜宽度为900mm，高度及深度均和变频装置一致。方案1、改造前，采用高压设备直接带动电机进行运行，通过调节风门的开度来改变流量及出口压力。方案图为2、改造后，采用变频装置对电机转速进行调节，从而进行调节流量及风门出口压力。同时带有旁路系统，当变频器故障是可以打到旁路运行。方案图为改造后，原有电机不降额使用，原有高压电缆可继续使用。第四部分：应用高压变频调速之后将会产生的其它效果提高输入功率因数：功率因数提高之后，避免由于功率因数过低造成的电网电压降过大，可以降低电网的无功损耗和无功经济当量。改善工艺：除尘风机变频调速之后，风机可以非常平滑稳定的调整风量，运行人员可以自如的调控，除尘风机运行参数得到改善，提高运行效率。延长电机和风机的使用寿命：由于除尘风机为离心式风机，启动时间长，启动电流大（约6～8倍额定电流），对电机和风机的机械冲击力很大，严重影响其使用寿命。而采用变频调速后，可以实现软起动和软制动，对电机几乎不产生冲击，可大大延长机械的使用寿命。减少风门机械和风机叶轮的磨损：安装变频调速后，风机将会经常工作在比原来定速时低很多的转速下运行，因此，将会大大减少风机叶轮的磨损，减少风机振动。延长风机的大修周期，节省检修费用和时间。便于实现除尘控制系统自动化：除尘系统的的风量经常需要根据工艺的要求变化，在用挡板调节时，存在风门的开度与流量不成比例的问题，调整麻烦。同时如果经常调整执行机构，其磨损量会过大，风门特性将发生变化，也将会出现非线性问题。而变频调速系统将会始终保持在0.01～0.1HZ频率调整精度范围内工作，为实现除尘系统的自动化创造优越条件。第五部分：结论通过上述的分析计算可看到，石家庄钢铁有限公司炼铁厂高炉出铁除尘系统风机、布袋除尘引风机进行变频调速改造，不论是从经济上和技术上都是非常必要的也是完全可行的。