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华东某大型特钢高炉鼓风机系统变频节能改造

1.简述

在国家“十一五”、“十二五”连续鼓励企业进行节能减排的大背景下,众多的钢铁企业纷纷行动起来,对企业内部的生产环节进行节能改造。作为炼铁环节非常重要的设备,高炉鼓风机属于重点能耗设备,将其进行变频节能改造对企业整体的节能增效意义重大。

高炉鼓风机是高炉冶炼最重要的动力设备,它不仅直接为高炉冶炼提供所需要的氧气,而且还要为炉内煤气流的运动克服料柱阻力提供必需的动力。高炉冶炼要求鼓风机有足够的送风能力,风机的风量及风压要有较宽的调节范围,一般按单位炉容2.1~2.5m3/min的风量配备,但实际上不少的高炉考虑到生产的发展,配备的风机能力都大于这一比例,因此一般采用入口阀、出口放散阀进行风量、风压的调节,以及防止风机的喘振。由于高炉鼓风机的的风门损耗大、风机效率低、放风损耗巨大,因此采用高压变频器改造具有很大的节能空间。

 

2.变频改造方案

以一台年产55万吨的450m3高炉为例,配有一台电机功率为7800kW高炉鼓风机,在采用高压变频改造之前采用入口风门挡板调节。

2.1系统主回路

由于大功率高炉鼓风机运行的稳定性和连续性要求,在实施变频改造过程中保留了原有的水阻启动柜,系统主回路采用高压断路器+刀闸的组合式旁路系统,由后台PLC实现相关逻辑连锁。变频运行时,刀闸K2闭合将原本接于电机定子的水阻启动柜进行短接退出,刀闸K1闭合,QF1合闸即可实现变频运行;当高压变频进行检修时,分断QF1、K1,分断K2,水阻柜正常串接于电机定子回路,QF2合闸即可像之前工频运行一样正常启动。

华东某大型特钢高炉鼓风机系统变频节能改造

 

  系统主回路

 

2.2高压变频调速系统

由于高炉鼓风机的超大功率特性,智光电气推出了针对这类负载的超大容量高压变频调速系统。该系统相对常规变频具有以下几大特点:

※ 冗余设计:采用智光特有的“N+1”设计,也就是采用更多一级功率单元级联的拓扑结构,能够更宽范围的适应高炉鼓风机在冶炼过程中的瞬态过载情况;

※ 超强适应:公司首创业界遥遥领先的“STT”转速追踪技术,能够保证高炉鼓风机在更加恶劣的电网环境下保证无扰动运行,避免“灌渣”等恶性事故的发生;

※ 大电流变流技术:高达3000A的电流逆变技术,成熟可靠,可实现(10kV)50000kVA级超大容量高压变频调速系统;

※ 完善的继保配置:提供完善的电机和变频身体保护功能,时刻确保生产安全进行。

 

 华东某大型特钢高炉鼓风机系统变频节能改造

华东某大型特钢高炉鼓风机系统变频节能改造

2.3整体散热方案

由于钢铁企业特殊的生产环境,空气中导电粉尘一旦进入高压变频调速装置内部,即使防护再好的产品也必将因此而出现各种各样的运行异常。为了保证高炉鼓风机高压变频调速系统的长期稳定运行,完全密封的散热方案必不可少:采用密封风道+专用水冷器进行散热或采用工业级空调对高压变频室进行内循环散热,也可以上述两种方案组合搭配。

 

3.变频改造技术难度分析

高炉鼓风机完成变频改造后的节能效果要依据具体运行参数进行诊断,高炉鼓风机进行变频改造时,要重点关注改造后整个系统的可靠性,尤其要做好当变频出现停机故障时系统的自恢复功能,不可导致如“灌渣”、“喘振”等事故的发生,因此并不是所有的高炉鼓风机系统都可以进行变频改造,只有那些原有系统设计符合改造要求(或经简单改造可符合要求)、具有节能空间和工艺运行参数符合改造要求的现场方可进行改造。

 

4.经典案例

华东某大型特钢生产企业一期建有一座550m3炼铁高炉,主要为多家重型机械企业提供特种钢材。2009年开始该厂对高炉鼓风机变频改造的可行性进行研究,次年通过公开招标的方式最终确定采用ZINVERT高压变频调速系统进行变频节能改造。高炉鼓风机型号为30JK100,为全可控涡三元叶轮离心压缩机,电机为10kV、7800kW,配套变频设备为ZINVERT-A10H10000/10Y型高压变频调速系统。

高压变频调速系统在完成安装调试等工作后,又进行了相关的联动调试等特种实验,各项性能指标完全符合预期目标,于2010年一次性顺利投运,投运两年来设备运行稳定、性能卓越,节能效果显著,已累计节约电能近3000万度,为企业的节能增效做出了巨大的贡献。

 

相关案例:

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