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新型干法水泥l回转窑风机节能

发布日期:2013-05-22    来源:中国窑炉网   浏览次数:221

  风机类设备在水泥行业中是用得较多的设备,在新型干法水泥生产线中,风机的数量差不多占全部设备的1/4。在能源消耗方面,占总装机的26%左右,在辅助设备中居首位。在新型干法厂的工艺和生产中,风机占有重要地位,生产工艺中的很多重要参数都是要依靠风机调节。比如SF系统的热工稳定需靠主风机调节,篦式冷却机的重要参数要靠风机的流量调节等。因此,调整风机的流量是新型干法厂生产中重要的和不可缺少的操作手段。

  根据新型干法回转窑生产工艺的要求,风机类设备的设计能力普遍偏大,但在实际生产中,除少数几台风机外,绝大多数风机是轻负荷运转,甚至风量仅为风机额定值的1/4~1/5。为了控制和调节风机的过大风量,不得不在风机入口处加装节流挡板,这种方法是人为地增加阻力,这不仅使压力升高,噪音增大,更重要的是大大降低了风机的效率,浪费了能源,使系统处于低效工作状态。为解决这个问题,目前国内外常用的办法是用降低风机转速的办法调节风量,这亦是国家近几年来大力提倡和推广的节能措施。

  对风机进行调速控制属于减少空气动力节电方法,是一种较好的节电方式。它与一般常用的调节风门控制风量方法比较,有明显的节电效果。由流体力学可知,风机的风量与转速的一次方成正比,风压与转速的平方成正比,轴功率与转速的三次方成正比。因此当送风量减少,风机的转速下降时,其轴功率下降很多。例如当风量减少到额定值的80%时,转速也下降到80%,其轴功率则下降到额定功率的51%;如果风量减少到50%,转速也下降到50%,其轴功率则下降到额定功率的13%。

  由此可知,风机用调速方法调节风量,在风机低于额定风量的状态下运转时,可以节约大量的能源。据测算,日产4000t的大型干法厂若将大多数风机改为节电运行方式,平均节电率为10%~30%,年可节约电为400~1300万kW·h。

  目前可实施的风机调速节电方案有十几种之多,它们各有特点,需根据具体情况酌定,要生产、技术、经济三方面兼顾,以求最大的经济效益。一般宜采用成熟的技术,并尽可能使用原机配套的设备,这样投资较少并易成功,盲目追求高精技术和设备,对整套设备做大手术是不可取的。实际上有时施用的节电方案不太先进,节电指标差一些,但只要能够取消节流控制,降低转速,功率就能成三次方地降低,就能收到明显的节能效果。对于大型干法水泥厂王福强推荐采用以下的方法:

  (1)大型高压大功率电机

  这种类型的回转窑电机多为绕线式,因而不管是新线建设或旧线改造,其风机的节电方案一般应首先考虑串级调速系统,在种类繁多的串级调速系统中,近年来最为突出的是内反馈串级调速系统,这是专门为大、中型风机、泵类设备设计的调速系统,是高效节能交流无级调速技术,这种内反馈串调系统与通常的外反馈串调系统相比有很大的优越性,内反馈串调系统无需将电机转子引出的转差功率经逆变送回电网,而是回送电机本身,使这部分能量参与电磁转换,故称内反馈。

  内反馈串级调速系统省去了通常外反馈所需的逆变变压器及高压开关装置,具有更高的效率,并能更有效地抑制谐波,具有恒转矩特性,调速比1.6∶1~2.5∶1,对于恒转矩特性的负载,随转速下降,输出功率呈正比线性下降,对于平方转矩的负载,随转矩下降,输出功率呈立方关系下降。其优良的特性尤其适合大型风机的节能调速,其功率范围在55~250kW之间,是目前大、中型交流电机调速节能的首选方案。

  这个方案需要更换电动机,是否比外反馈合理,要作经济技术比较(逆变变压器容量小,价格低)。

  对于原来配有启动用电阻或能在小范围内调速的,可在如下方面考虑风机的节能问题:

  对于原来是用转子电阻启动的电动机,如果其电刷原设计只能用于短时启动,则应增加电刷面积,同时增大电阻器功率,使之适应于调速。如配有水电阻则可用外加冷却水等方法增加其散热量。这样可在电机启动后不再切除电阻而利用它调速运行,这种运行方式的改进是较易实现的,可起到节能和降低机械磨损的双重效果。

  如原系统能在一定范围内调速,可以考虑改良生产运行方式,提倡节电运行方式,即在生产工艺许可的情况下,尽可能开大节流挡板的开度,降低风机转速,因为对大型机组而言,即使风机转速降低得很小,其节能的绝对值仍是很大的,有时仅稍改变一下操作方式即可节约大量能源。

  (2)小容量低压机

  目前比较成熟的是变频调速技术,不用改动原有设备,维修量小,成功率较高,是当前较为适用的调速节能技术,缺点是一次性投资较大。这种技术的优点是明显的,但其实际使用中仍有几个问题需注意。

  1)电机的冷却问题

  回转窑工厂内节能改造时只需加装变频调速装置,通常不需更换电机,若拖动的负载是恒力矩特性时,一定要考虑加强电机的散热问题。对于风机负载的节能调速,因其转矩与转速成平方地下降,一般应用问题不大,但有条件最好换用变频调速配套专用电机。

  2)电机和风机的共振问题

  一般回转窑电机冷却风扇和紧固螺钉的固有振荡频率为150~300Hz,风机的固有振荡频率稍低一些,在使用变频调速装置后,在其控制范围内可能存在多个共振点,很可能发生风扇叶或螺钉的共振,因而在试运行时要注意观察避开共振点,防止损坏设备。

  3)旧电机的配套问题

  变频调速装置与安装年代较早的电机配套时,由于电机绝缘已有劣化情况,不要使其超过额定转速,其拖动的负载也要考虑适当降低,一般用于降低转速运行较为适宜。

  4)轴承的润滑问题

  在使用变频调速后要考虑润滑问题。当电机和设备使用滚动轴承时,适当提高或降低转速没有问题,但回转窑电机或设备为滑动轴承时,过低转速的运行有可能使轴承中的润滑油膜破裂造成轴瓦损坏,这时不能在200r/min以下的低速运行。

 

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