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佛罗伦萨国际米兰: 高壓變頻調速在電弧爐除塵的應用

瀏覽次數: 日期:2009-6-10 15:55:39

佛罗伦萨小镇佛山 www.puhfab.com.cn 摘要:鋼鐵企業通過對大型電弧爐煙氣除塵系統的改造,不僅解決了環境污染和設備燒損問題,還實現了除塵能耗的降低。本文在分析電弧爐設備的運行現狀和研究電弧爐除塵系統特點的基礎上,通過北京合康億盛科技有限公司生產的HIVERT-Y06/220型高壓變頻器在湖北新冶鋼四煉鋼廠除塵系統改造中的實際應用,顯示了高壓變頻器技術在節能降耗、提高自動化控制水平方面有很大的應用前景。

關鍵詞:除塵改造;高壓變頻;一次煙氣;經濟效益


 一、改造背景

湖北新冶鋼四煉鋼廠現有1臺60t國產交流電弧爐和1臺60t進口直流電弧爐,并配套精煉、真空和連鑄設備,經過改造后,現在每爐最大出鋼量為80t,全廠年產特鋼90萬t。兩座電爐加料配比是廢鋼和鐵水,鐵水的平均配比為62%,最大配比為75%。電弧爐在冶煉過程中會產生大量高溫煙氣,如不收集處理,將造成非常嚴重的空氣污染。近年來,隨著冶煉工藝的提高,冶煉節奏大大加快,電弧爐用氧量猛增,隨之帶來的是煙氣發生量的成倍增加,除塵設施處理能力不斷改造加大。同時,煙氣除塵設施在煉鋼企業中作為輔助裝備,具有能源消耗量大、運行費用高的特點。長期以來,不論電爐處于哪一個運行階段,產生的煙氣粉塵大小均使除塵風機全速運行,采用入口擋板開度調節,效率低、功率大、造成大量的電能浪費。同時,根據電爐的特點,每個月電爐要洗2至4次爐底,每個月電爐要檢修一次,一般檢修24小時,由于電機是1600kW的高壓電機,運行在工頻狀態每次電機啟動非常困難,沒有特殊情況一般不停高壓風機,也就是說電爐檢修時一般不停除塵風機,電機始終滿負荷運行,電能耗浪費很大。隨著市場競爭的不斷加劇,節能降耗、提高生產效率成為企業發展提高競爭力的有效手段之一,基于以上原因,我們對四煉鋼廠除塵進行改造。


二、系統技術方案研究與選型:

湖北新冶鋼四煉鋼廠7#電爐為擴容的70t交流電弧爐。除塵器系統采用TFMC布袋式除塵器,其中一臺除塵器過濾面積11985m2,除塵風機風量870000m3/h,電機功率1600kW,另一臺除塵器過濾面面積4794m2,風機風量330000m3/h,電機功率560kW,液力耦合器調速。這次改造工作主要是改1600kW電機使用變頻運行。
我廠7#電爐煉鋼冶煉周期約為45-55分鐘,工藝生產流程是:裝料,兌鐵水,送電熔化,吹氧,還原和出鋼。在不同的生產工藝階段,電爐產生的煙氣量和煙氣溫度不同,且差異較大。加料和兌鐵水過程中,主要是裝料時廢鋼及渣料產生的揚塵,廢鋼及渣料與電爐爐內高溫燃燒產生的煙氣,由于爐子處于加料階段,頂罩需要的除塵風量非常大,要求粉塵煙氣不擴散,不污染工廠廠房外邊的環境為標準。送電過程中廢鋼拉弧加熱以及吹氧引發可燃廢棄物燃燒產生煙氣廢氣。由于冶煉過程中煙氣主要從第四孔及時排出,又不能過多的帶走爐內鋼水的熱量。而在吹氧冶煉期間,不僅要求除塵系統能夠及時迅速的將廢氣和粉塵排走,又必須保證爐內有合適的冶煉溫度。因此,對除塵系統要求較高,以保證煉鋼周期。冶煉后期粉塵煙氣廢氣度相對降低,也就是說整個冶煉過程電爐產生的粉塵煙氣是一個變化的過程。通過對冶煉工藝的分析:電爐在煉鋼過程的不同階段對除塵風量的大小有明顯的不同,以加料和吹氧冶煉為最大,冶煉后期為最低。

現場除塵風機系統參數主要性能指標如下:

電機型號:Y6304-8

電動機功率:1600kW

電動機額定電流:185A

額定電壓:6000V

額定頻率:50Hz

額定轉速:741r/min

風機額定風量:870000m3/h


三、系統選型與控制方案:

四煉鋼廠高壓變頻器改造,主要以考慮設備的穩定性和設備節能為主,在除塵煙氣不擴散,不污染大氣的情況下降低冶煉費用,我們根據廠家提供的技術指標進行分析,最后選用北京合康億盛科技有限公司生產的HIVERT-Y06/220型高壓變頻器,系統運行方案上考慮到變頻器故障運行后,為了不影響生產系統配置工頻旁路,以確保除塵設備的運行。

在除塵操作上根據煉鋼工藝過程選擇變頻調速設置六檔,操作上在電爐控制室,煉鋼工人可根據電爐冶煉狀況進行調節,在除塵操作室,上位機通過MODBUS通訊規約,通過RS485接口與高壓變頻器連接,工控機可以實現對變頻器的多項控制,可以通過操作室的視頻監控系統,有效地進行操作,雙向控制,同時除塵操作室人員也可以對高壓變頻器的工作狀況進行監控。

 

四、節能效益分析:

除塵風機工頻(50Hz)狀態下電機運行記錄見表一;

表一  風機工頻狀態下電機運行記錄

記錄時間

電流(A)

電壓(kV)

功率(kW)

08:30

158.07

6.35

1478.6

09:30

160.56

6.00

1406.9

10:30

154.9

6.30

1431.5

電機在50Hz工頻運行的平均功率為:

P=(1478.6+1406.9+1431.5)/3=1438.7(kW)

除塵風機變頻狀態下記錄,采各速點數值及處理結果見表二。

表二  風機變頻狀態下電機運行記錄

運行風量(%)

運行頻率(Hz)

輸入電流

(A)

輸入電壓(kV)

輸入功率(kW)

數據

使用率

(%)

30

15

6.0

6.33

57.6

381

12.3

40

20

11.2

6.26

107.1

342

11.2

50

25

20.4

6.31

196.5

1027

33.6

70

35

53.6

6.30

515.3

769

25.2

90

45

99.2

6.22

942.2

293

9.6

100

50

154.6

6.19

1461.9

242

7.9

從上表可以求得平均輸入電流為57.5A,平均電壓為6.26kV

變頻器運行功耗:

P=√3×I×U×Cos∮=1.732×57.5×6.26×0.95=592.3kW

一個季度節電情況(90天):

電價:0.52元/度

除塵風機變頻器改造后的節電率:

(1438.7-592.3)/1438.7= 59%

季度節電量情況: (1438.7-592.3)×24×90=1828224(kW·h)

季度節電費情況: 1828224×0.52=95.0676(萬元)

 

五、結論

從一般意義上來說,進行除塵改造是一個通過資金投入提高環境質量的工作,隨著人們的環境意識的提高,對企業的環境治理工作提出了更高的要求。作為鋼鐵企業,是能源消耗的大戶,若能在實現環保效益的同時,減少資源的消耗,提高經濟效益,可謂兩者效益的統一,湖北新冶鋼四煉鋼廠7#電爐1600kW變頻器的投資回收期約為7個月,除塵風機經變頻器改造后,節能效果顯著,達到設計要求。


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