烧结系统主抽风机整体节能设计

毛坤

文章编号：2095-6835（2016）17-0127-02

摘 要：某钢铁厂90 m2烧结系统节能设计实现了烧结主抽风机高压变频控制，降低了烧结主抽风机电能消耗，进而降低了一次能源成本。

关键词：主抽风机；电能；烧结系统；钢铁行业

中图分类号：TF341 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.127

目前，钢铁行业产能过剩、耗能巨大、污染严重，导致企业效益大幅度下降。如何在严峻的形势下生存和发展，解决成本控制、资源利用的问题以及降低一次能源消耗、节能改造至关重要。

烧结系统作为钢铁企业重要的工艺过程，耗电占企业耗电10%以上。烧结主抽风机是协调整个烧结系统的重要组成设备，电能消耗占烧结系统50%左右，对其进行控制优化的意义重大。本文根据某钢铁厂90 m2烧结系统为例，以主抽风机高压变频改造为基础，结合整体烧结系统改造提供了设计节能方案。

1 烧结主抽风机的配置与运行

1.1 烧结主抽风机设备的配置

某钢铁厂配备一套90 m2烧结系统，其中，主抽风机为离心式鼓风机，额定进口流量为9 500 m3/min，进口压力为85.48 kPa，进口温度为150 ℃；电动机为同步电动机，额定电压为10 kV，额定电流为238 A，额定功率为3 600 kW，额定转速为1 500 r/min。

1.2 烧结主抽风机的运行现状

该钢铁厂烧结系统中控室根据烧结系统第13号风箱位置温度判断烧结效果，以确定烧结风量是否满足要求，再由主抽风机控制室对实际风门开度进行调节，在满足烧结风量需求范围的基础上，根据进口风温和除尘器进口负压对风机阀门进行微调。

人工风门调控方式为损耗调控，但这会增加管网损耗、降低系统效率。电动机始终运行于额定转速，大量的电能被损耗浪费。在系统的长期运行中，烧结料布料不规范，未及时了解烧结料透气性而改变料层厚度，进而影响了主抽风机抽风效果。

1.3 主抽风机的运行参数

根据钢铁厂生产现场数据统计，并结合实际生产过程，就布料情况、天气情况、生产要求而言，各参数存在范围变化，得到如表1所示的数据。

1.4 主抽风机运行问题

1.4.1 主抽风机控制方式落后

主抽风机控制方式为人工风门控制，控制方式落后，自动化程度低，截流损耗大，电能消耗大。

1.4.2 料层厚度与透气度

随着生产的需要，烧结量的增大、料层厚度增加，而南方气候湿度较大，烧结料透气度受到了影响，需要主抽风机提供更大的风量。在负荷不断变化的情况下，主抽风机工况不稳定，甚至常出现超流的运行状况。

2 主抽风机变频改造

主抽风机采用变频调速控制调节风量、风压，效率较高，尤其对于交流电动机（异步电机或同步电机）而言，是目前国际公认交流变频调速性能最佳的调速方式，其特点为效率高、调节精度高、节省能源。

2.1 变频改造原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。根据流体力学相似原理可知，输出流量Q与转速n成正比，输出压力H与转速n2成正比，输出轴功率P与转速n3成正比。

2.2 变频调控控制策略

2.2.1 一级策略

由烧结主抽风机中控室监控，主要针对烧结主抽风机本体进行监视和控制，检测点为电除尘器出口后各参数的变化情况，直接对烧结主抽风机运行进行控制。变频控制通过原有控制方式形成控制策略，对控制参数与安全参数两部分进行在线即时检测，并实时反馈指导主抽风机的变频运行。

主抽风机安全参数为：实测电流小于等于238 A、除尘器出口风温为120～140 ℃。

主抽风机控制参数为：除尘器出口风压小于等于16.5 kPa。

同时，将原用于控制的风门开度固定为100%全开。通过闭环PID控制方式，可使主抽风机运行频率跟随除尘器出口风压值实时调控，使除尘器出口风压始终处于恒定值。

2.2.2 二级策略

由烧结系统中控室监视，指导烧结主抽风机中控室控制。通过整个烧结机的监控，可对烧结效果情况进行实时监测，监视烧结机的运行情况。通过烧结系统第13#风箱位置监视温度了解烧结情况，判断烧结主抽风机的风量需求，并将信息传递给烧结主抽风机中控室，使其可以根据特殊情况，人为干预主抽风机的运行状态，满足烧结系统的需要。

3 改造后的效果

3.1 变频控制

通过对主抽风机高压变频的改造和设计两级控制策略，实现了在正常烧结生产过程中，自动控制烧结主抽风机运行，使烧结主抽风机始终处于最优工况下，降低了电能损耗。同时，实时监测烧结系统在特殊情况下，可由烧结系统中控室发出指令，在烧结主抽风机中控室人为干预烧结主抽风机运行，使烧结系统达到最佳的烧结效果和效率。

3.2 烧结过程的规范化

通过管理手段，合理安排烧结料层厚度，使烧结过程更加顺利，降低主抽风机的整体能耗。

3.3 节能效益

通过以上综合节能改造，节能效果明显，具体如表2所示。

通过综合节能改造方案的实施，烧结主抽风机的能耗大幅度降低。此方案综合考虑了影响烧结系统风量、烧结主抽风机能耗的其他因素，从整体上提高了烧结效率，降低了烧结主抽风机能耗，特别是在产量低、负荷低的运行状态下，节能效果尤为明显。主抽风机节能效果如表3所示。

4 结束语

综上所述，通过对烧结系统整体的优化设计，进行烧结机本体维护改造，主抽风机变频调速，可达到节能的目的，降低了生产成本，每年可节约电费约369.3万元，节能效果明显。

参考文献

[1]刘竹林，蒋友源.炼铁原料[M].北京：化学工业出版社，2013.

[2]徐甫荣.高压变频调速技术工程实践[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]倚鹏.高压大功率变频器技术原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.

〔编辑：张思楠〕