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高压变频在电弧炉除尘风机上的使用

作者:程胜先  滥觞:湖北三环开展股份有限公司    日期:2014-4-18  阅读:

择要:本文阐发了高压变频器在某炼钢厂电弧炉炼钢除尘风机中的使用。理论证实,高压变频器对低落除尘风机的用电率、削减起动电流、提高功率因数、改良电弧炉炼钢工艺程度、提高自动化程度有很好的使用远景。
关键词:高压变频手艺;除尘风机;节能
一、概述
    电弧炉炼钢是一些钢铁厂形成烟尘净化的次要滥觞之一。在冶炼历程中,炉口会排挤大量棕红色的烟气,烟气温度高、含有易燃气体和金属颗粒,根据我国1996年公布的《大气污染物综合排放尺度》(GB162971996),对烟气必需冷却、净化,由引风机将其排至烟囱放散或运送到煤气收受接管体系中备用。因而,每座电弧炉需配有一套除尘体系。
  
 冶炼历程是经由过程石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能,以电极度部和炉料之间发作的电弧为热源停止炼钢的办法。电弧炉以电能为热源,可调整炉内氛围,对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极其有益。电炉钢以废钢为主要原料,熔制出碳钢或不锈钢钢水供炼铸用。电弧炉炼钢时发生的有害物净化次要表现在电炉加料、冶炼、出钢三个阶段。电炉冶炼普通分为融化期、氧化期和复原期,此中氧化期强化脱炭,因为吹氧或加矿石而发生大量赤褐色浓烟。在上述三个冶炼期中,氧化期发生的烟气量最大,含尘浓度和烟气温度最高。因而,电炉除尘体系根据氧化期的最大烟尘排量停止设想。在体系最大风量需求的基础上增长1.1~1.3倍的安全裕度停止除尘风机选型设想。全部炼钢历程中吹氧时30~35%,此时风机处于较高负荷运转,而其他工夫则处于较低运转工况。很明显,除尘体系的利用率很低且体系服从差。电弧炉炼钢次要分为以下阶段:
装料  补炉终了后,移开炉盖,用料筐从炉子顶部把炉料装入炉内。不容易氧化和难熔的合金料如镍等可与废钢同时装入。
炉料的融化  装好炉料,合上炉盖后,即降下电极到炉料面近处,按通主电路开关,将电极调理体系的转换开关放到自动控制位置,以次初级电压通电起弧。
吹氧助熔  电弧表露在熔池面上并低落输入功率后,可即向熔池吹入氧气,以加快废钢的融化。
精辟  精辟就是把对钢质有害的一些元素和化合物,尽量地从钢液中排撤除。
出钢  就是将身分和温度契合要求的钢水倒出,以便锻造之用。
补炉  上一炉的钢水和钢渣出净当前,立刻把被腐蚀的炉衬补好。补炉行动要快,以便用炉内的残存高温,将补炉料和原炉衬烧结在一起,并可削减热丧失,节省电能。
  
 长期以来,不管电炉处于哪一个运转阶段,发生的粉尘巨细均使除尘风机全速运转,接纳入口挡板开度调理,服从低、功率大、形成大量的电能华侈。跟着市场竞争的不竭加剧,节能降耗、提高消费服从成为企业发展提高竞争力的有用手腕之一。
   在九十年代前期,跟着电力电子技术、微电子技术、光电子手艺的不断发展和矢量掌握手艺的不断完善,此中各类拓扑构造的高压变频器接踵在使用市场上呈现,特别在最近几年,在手艺和应用领域上获得不竭的进步和拓展,此中,多重化完善无谐波矢量掌握高压变频器以其功率因数高、无谐波(输入谐波小,对供电电网无污染;输出谐波小,机电附加发热和转矩脉动小)可*性高而遭到愈来愈多的用户欢迎,现已普遍应用于电力、冶金、化工、建材等范畴。
  湘钢某炼钢厂恰是在这类情况下,对电弧炉除尘体系停止高压变频技术改造研讨的。该电弧炉除尘体系构造如下图一所示。电弧炉在冶炼历程中的粉尘次要经由过程炉顶烟道经沉降室堆积,水冷壁冷却后经除尘体系过滤排放;同时操纵集尘罩将现场消费车间的粉尘和废气实时排走,免得危及电弧炉周边工作人员的安全、污染环境。除尘风机是将烟气吸取排放的次要装备。

1   电弧炉除尘体系构造

二、体系手艺方案设计
  湘钢某炼钢厂70t交换电弧炉。除尘器体系接纳布袋式除尘器,最大除尘风量160000 m3h
  电炉的炼钢周期为70~85分钟,此中装料5~8分钟,送电融化20~25分钟,吹氧25~28分钟,复原期12~16分钟,冲渣出钢5~7分钟。在差别的生产工艺阶段,电弧炉发生的烟气量和烟气温度差别,且差别较大。加料历程中,次要是装料时废钢及渣料发生的扬尘,需求的除尘风量不大,要求粉尘不分散,不净化电炉周边事情情况为尺度。送电历程中是质料送电拉弧加热,激发可燃废弃物熄灭发生废气。此时,电炉需求将炉料加热至融化形态,要求烟尘可以实时排挤,又不能过多的带走炉体热量以包管炼钢周期。而在吹氧时期,不只要求除尘体系可以实时疾速地将炉口大量棕红色的烟气和粉尘排走,又必需包管炉体有适宜的吹炼温度,确保起点温度。因而,对除尘体系要求较高。进入复原期,吹氧告一段落,粉尘度再一次低落。在冲渣出钢时,次要排放物是冲渣发生的水蒸汽和大批废气。
  经由过程对冶炼工艺的阐发:电弧炉在炼钢历程的差别阶段对除尘风量的巨细有较着的差别,以吹氧冶炼为最大,加料除尘为最低。经由过程对电弧炉除尘体系中除尘风机的运转方法和历程的阐发,除尘风机的掌握设想于下计划。
2
1 装备参数:

风机参数

风机型号:AY-FR2760
流量:160000m3
/h
风压:
3500Pa
轴转速:730r/min

轴功率:1470Kw

机电参数

电动机型号:YKS650-8

额定电压::6000V

额定电流:189A

额定转速:736r/min

变频器技术指标

型号:SH-HVF-Y6K/1600

额定容量:2000kVA

输入电压:6000V

输出电压:0~6000V
额定电流:200A

输出频次:0~50Hz

22 体系电气组成
  按照现场生产工艺状况,选用湖北三环开展股份有限公司研讨开辟消费的高压变频器作为主件,该变频调速体系具有谐波含量小,功率因数高、模块化构造、可*性高档特性。除尘风机电气体系的主接线结构图如图2所示。6kV电源经由过程母线段网侧高压开关DL接入体系,接纳多重化移相关式隔离变压器停止电源侧电气断绝,以减小对电网的谐波净化;变压器输出经功率柜逆变输出后间接驱动三相异步电动机,实现除尘风量的掌握。为包管全部除尘风机体系可*性,体系设想中我们还采用工频旁路。当体系变频运转时,断开断绝开关K3,合断绝开关K1K2K2K3之间还设想了机器互锁,在变频器运转时绝对包管K3不成以误合闸。在变频运转时,由长途PLC起停变频器;转速由微机控制系统给定,实现除尘风机的转速微风量掌握。当变频器呈现毛病时,体系切换至原工频运转方法;断开断绝开关K1K2;合断绝开关K3。由原除尘系统启动风机,入口挡板掌握风量。

                        2  体系结构图

23 体系掌握计划

因为差别工艺阶段的烟气温度有较着差别,因而温度的上下间接反应了电炉的运转工况。体系并没有接纳检测电炉事情中粉尘浓度的方法来间接掌握除尘风量,而是收罗烟道温度作为体系调理的根本参量,经由过程计算机停止计较和综合输出4~20mA电流作为高压变频器的频次给定信号系统掌握。同时,以吹氧量和冷风门开度作为除尘风量的修整参量,从而提高体系呼应速度、改进掌握品格、到达优良的除尘结果、实现除尘风量自动控制、低落运转职员劳动强度、提高体系服从,到达最好的节电结果。详细的掌握逻辑见图3所示。为了包管体系的可*性,另外增长了除尘风量手动掌握回路,对除尘风量的掌握接纳分段调速的方法由炉前操作台掌握变频运转的频次点,从而实现差别运转工况下的风量调理。掌握逻辑图如图四所示。

3     手动掌握表示

理论证实:体系在设想了两套掌握计划后大大提高了体系的实用性和可操作性,很好的满意了现场消费要求。同时,在改进现场事情情况,提高产品质量,低落吨钢能耗方面起到了积极作用。
三、体系特性
  
变频调速手艺在电炉除尘体系中使用后,次要表现了以下几个特性:
1
、提高了功率因数,大大低落了起动电流(起动电流从1200A阁下降到不敷30A),实现了最好的软起动。
2
、除尘装备功耗随电炉炼钢生产工艺变负荷运转,提高了体系服从;获得明显的节能结果。
3
、低落了除尘体系用电负荷,削减了间接起动对电网的电流打击,同时也削减了对机电、除尘风机的打击,耽误了除尘器、除尘布袋、除尘风机、除尘机电、烟道等装备的使用寿命。
4
、对低落炉内热量丧失,公道掌握历程温度,做到炉温掌握的最优化。
5
、对除尘体系停止变频革新,收缩炼钢工夫,提高钢的品格。
四、节能阐发
  为了对除尘体系变频革新后的结果停止评价,在体系投入一般运转1个月后对装备实践利用和节电状况停止了测定和数据阐发。
  对变频革新后的节能状况停止统计分析,将除尘风机切到工频持续运转72小时,统计这段工夫的耗电量和炼钢量;再将除尘风机切到变频工况下持续运转,按一样的办法统计这段工夫的耗电量和炼钢量。

变频运转参数

25Hz

35Hz

40Hz

45Hz

输入电流(A

15

43

64

95

输入功率因数

0.971

0.972

0.974

0.974

输入功率(KW)

173

471

646

953

1

   变频运转和工频运转比照

运转工夫(h)

累计耗电量

(kWh)

产钢量(T)

吨钢除尘耗

(kWh/T)

工频运转

72

104727

3780

27.7

变频运转

72

   45406

3854

11.3

                2

经由过程对统计数据的阐发处置,我们能够得出于下结论:

1、         除尘体系在变频革新后,功率因数从0.83阁下提高到0.973;

2、         吨钢除尘电耗低落了16.4kW/h,装备节电率高达59.3%,节能效果显著;

3、         年节电量高达593万度,年节电收益高达225万元;

4、         项目整体投资额为178万元,15个月便可发出投资,装备使用寿命长达10年,项目整体收益高达1800万元以上。

参考文献:
[1]
沈才芳等编著.电弧炉炼钢工艺与装备(第2版).北京:冶金工业出版社,
2001
[2]
湖北三环开展股份有限公司  SH-HVF系列高压变频器手册


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