降低燒結余熱發電系統自耗電的研究

王志強

（河鋼唐鋼能源科技分公司，河北唐山，063000）

1 燒結余熱技術及現狀

燒結余熱發電技術隨著環保節能要求的嚴格標準得到了迅速發展，其能給鋼鐵行業創造了相當不錯的經濟效益。但作為節能項目在原始設備選型中也存在高耗能設備，而由高壓電機做驅動的循環風機耗電量較大，并且調節比較頻繁，可改用變頻技術進行節能。并且隨著工藝模式的調整，在整改系統方面挖掘節能方面的潛能。

某鋼廠燒結余熱發電鍋爐循環風機選擇改造為采用變頻調速技術控制轉速，由于循環風機調節隨著燒結煙溫不斷變化，操作較為頻繁，而采用變頻調速技術在確保風機能夠具備較好的調速功能，也在同時降低風機能耗。余熱發電有循環風機4臺，配套3臺1950kW和1臺2500kW的10kv電機，風機轉速約為額定轉速的80%，由于采用液偶調速(液偶本身消耗10%左右)，電機長期處于額定負荷下運行，造成了一定的能源浪費。通過實施高壓電機的變頻系統改造將液偶去除，風機轉速由變頻裝置直接控制電機轉速來調節，來達到節約耗電量的目的，同時使系統運行穩定、調速精準。同時，通過根據現有系統的生產工藝，調整可節約性的資源。這對企業的可持續發展和建設節約型社會具有深遠的意義。

2 其在運行中存在的問題

余熱鍋爐循環風機在運行中的耗能之處：（1）首先要選擇風機設備，在能力上要留超出實際完成功率10%～15%的余量，實際工作負荷應該多數低于額定負荷，從而導致設備運行的功率不能達到最優值，表現出來就是運行效率較為低下。（2）啟動時對電動機的沖擊大，降低電動機使用壽命。（3）在余熱鍋爐調節系統中，鍋爐擋板也是調節功能重要的一部分，其由電機帶動，此電機功耗較大，消耗電能較多。（4）采用液偶調速(液偶本身消耗10%左右)，電機長期處于額定負荷下運行，造成了一定的能源浪費。

3 改造關鍵點

由于主要耗電設備為余熱鍋爐的循環風機，通過改變其傳動調節方式來實現目的。

余熱鍋爐的循環風機原有的調節方式一種是通過液力偶合器電動機和風機，調節風機轉速來實現；而另一種是通過調節鍋爐擋板控制風量進行調節。在調節轉速時，只是通過液偶控制風機轉速，而電動機輸出的電能并沒有隨之減少，在此方面存在著浪費了大量的電能。而液力調速系統是通過工作油來使得液力偶合器進行工作的，其設備都是采用無機械連接，在電機運行負載時并沒有節省能源，當負荷進行調節時，其減少負荷時所減少的能源也由于液偶的動作而浪費。另一種方式調節鍋爐擋板除了耗費電動機的功率外，還易造成擋板的損耗，減少使用壽命，導致檢修率增加。改為變頻控制也是出于從源頭節約電能的考慮，可以將擋板開到最大或80%處就除非特殊情況下不再進行調節控制，減少擋板開關損耗，從電機處通過輸出頻率的改變調節風機轉速，從而達到控制的目的。

圖1 各種調節方式的節能效果比較圖

現代變頻調速技術的發展，也是由于物理學中矢量的研究和應用，其使得異步電動機存在變頻的可能，相較直流電動機變頻應用更加的廣泛和理想。而采用變頻調速后，其啟動緩慢及轉速的降低的特性，導致設備能夠更加穩定的運行，降低了啟動時的沖擊力，相應地延長了許多機械設備及部件的使用壽命，有效的減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷，延長了電機的使用壽命，減少了檢修維護開支，節約機械設備及部件的相關維護，降低人員和設備成本。

4 改造方案

燒結余熱發電變頻調速系統采用的是主回路方案，即為手動一拖一方案。此次的解決方案是采用通用的旁路方式。使兩個高壓隔離開關之間存在機械互鎖邏輯，讓其不能同時閉合，始終保持一開一閉，通過開關之間的斷開閉合方式的改變，使得設備實現變頻和工頻運行可切換的狀態。為了節約成本，電動機和高壓開關利用原液偶設備所配備的就可以實現。

變頻設備采用多級模塊串聯，交直交、高高方式進行聯接，電隔離部分采用安捷倫光纖連接，冷卻方式為強迫風冷，過程控制方式采用開環方式。額定輸入電壓10kV±10%，變壓器調壓范圍＋5%，系統輸出電壓0～10kV，系統輸出電流150A/185A，逆變側最高輸出電壓10KV，額定容量2500KVA/3125KVA，額定輸入頻率/允許變化范圍50Hz±10%，對電網電壓波動的敏感性-35%～+15%，輸入側功率因數＞0.95（＞20%負載），變頻器效率＞0.96，控制方式多級正弦PWM控制。

5 實施效果

在余熱發電循環風機變頻改造前后，經過統計得出節電率平均達到22.7%。表格前面為項目改造前和改造后日期，轉速采用相同轉速下，入口煙溫相當。

表1 4#爐變頻改造前后對比

由于調速技術的改變，為了能夠讓崗位職工對變頻操作技術能夠更好的實施，制定了變頻器操作規程及變頻操作規程，并對崗位全員進行培訓（包括理論知識和實踐應用）。使得職工能夠快速有效的掌握變頻設備知識，在運行中能夠正確的進行操作。