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          英威騰Goodrive5000系列高壓變頻器在錳礦冶煉上的應用
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          摘  要:本文通過對寧夏天元錳業在電爐冶煉過程中高爐鼓風機和循環水泵高壓變頻調速項目來介紹其應用特點和優勢。

          關鍵詞:錳合金 高爐 高壓變頻器 無級調速

          1. 引言

          錳,是鋼鐵,特別是特種合金鋼的一種重要添加元素,用來調節普通鋼和合金鋼的脆性及硬度。其次它也是制作其他化工如高錳酸鉀或農業產品如錳肥的重要原料。

          目前國內大部分企業仍采用高爐冶煉及布袋或電除塵方式。其過程中使用的高爐鼓風機、除塵風機和循環水泵功率較大,電耗占比高。為優化工藝環節和最大限度的節能降耗,已迅速成為高壓變頻器的用武之地,從而為企業帶來了可觀的經濟收益。

          2. 現場工藝介紹

          錳礦石、焦粒、輔料經過破碎到生產指定的粒度大小且干燥后進入配料系統,經工藝人員計算配比告知車間中控操作人員后經配料系統合理入爐,進行冶煉,按規定電量進行出鐵(有渣)。產生的渣進行水淬,產生的水淬渣存放于水淬渣臨時存放區后外售到水泥廠,出鐵產生的液態硅錳合金進行澆鑄(池鑄),待合金池達到指定高度后使用鏟車鏟到成品庫經砸鐵工人進行精整、破碎、裝袋進行外銷。生產過程中所產生的煙氣經過除塵系統(布袋除塵)進行有毒有害氣體的二次利用(氣柜)。除塵系統所產生的除塵灰經收集進入供料機壓密后制球,按配料要求計算配比合理入爐。主要工藝見下圖:

          3. 關鍵設備介紹

          高爐冶煉過程是在爐料和爐氣的反向運動中進行傳熱、傳質和機械運動。爐料均勻而有節奏地下降,反應產生的煤氣合理分布上升從爐頂泄出是高爐順行的首要要求。焦炭在風口燃燒,焦炭被爐料中的氧氧化,在爐料下降過程中小塊料填充于大塊料之間,爐料逐漸熔化使體積縮小,定期從爐缸排放爐渣與合金等都會在爐內形成自由空間。爐料由于自重克服爐料與爐壁、爐料間的摩擦力和煤氣上升的浮力而下降。錳鐵高爐爐缸溫度比生鐵高爐高,爐料軟熔帶相對上移,氣體通道切面相對變小,氣流速度變大,阻力損失增加,對高爐的順行影響甚大。煤氣流的合理分布對高爐冶煉錳鐵十分重要。所以高爐鼓風機是整個煉錳工藝中的最關鍵設備。

          4. 高爐鼓風機的變頻調速

          錳礦高爐冶煉過程中對爐膛溫度控制及氣流流態控制要求較高,直接影響出料的質量?,F場電機負載及配套的高壓變頻器參數如下表:

          負載信息

          電機型號

          異步電機

          電機廠家

          西安泰富西瑪電機

          額定功率

          1400KW

          額定電流

          100A

          額定轉速

          743r/min

          功率因數

          0.88

          額定電壓

          10KV

          負載類型

          高爐鼓風機

          所屬行業

          冶金

          變頻器信息

          變頻器型號

          GD5000-A1700-10-L

          額定功率

          1400KW

          額定電壓

          10KV

          額定電流

          100A

          拖動方式

          一拖一手動

          現場通過端子控制直接接入中控DCS系統,系統原理如下圖所示:

                             

          現場照片:

          英威騰GD5000系列矢量型高性能變頻器采用電壓源型單元串聯多電平高-高解決方案,直接10kV輸入、10kV輸出,接線簡單、控制靈活??刂葡到y采用DSP+FPGA+ARM三核技術,內部自帶單元旁路功能,單元故障時可選擇自動/手動同級旁路,同時支持中性點漂移技術。利用高壓變頻器無級調速功能與DCS的自動協調控制高爐冶煉系統具有以下優勢:

          * 利用感溫探頭的溫度檢測及4~20mA模擬量輸出功能,PLC自動判斷其爐子內高效燃燒時所需的負壓,溫度過高時,自動降低變頻器輸出頻率,使風機在較低轉速運行;溫度較低時,通過模擬量信號自動控制調節變頻器在較高轉速運行;

          * 高爐鼓風機為24H連續工作模式,對變頻調速系統可靠性要求高。變頻器自帶單元旁路功能及中性點便宜技術,可實現一個單元旁路后系統降額8%繼續運行,還可通過工頻旁路模式繼續保留現場原有水阻柜軟起模式。

          * 風機為平方轉矩負載,根據生產負荷變化情況,低轉速運行時間越長,其耗電越低,從而在滿足生產工藝的條件下實現節能降耗;

          * GD5000系列變頻器具有優良的抗電網電壓波動性能。網側電壓在+10%~-15%之間波動時可做到滿載輸出。同時具有AVR功能,能夠根據母線電壓的波動自動調整輸出電壓。網側電壓在短時間小于85%~65%額定值或大于110%~120%額定值時,高壓變頻器降額運行不停機,可保證除塵風機穩定運行,不至于影響生產和對環境造成污染;

          * 作為工藝循環中的關鍵負載,GD5000系列變頻器具有功率單元工作情況(溫度、直流母線電壓、電流等)的實時監控功能,及時提供故障預判,保證設備可靠運行;

          * 高壓變頻器在20%負載以上效率高達96%,系統自身不會增加多余損耗。

          5. 結束語

          礦山冶煉行業主要工藝流程中的負載設備耗電約占全廠總耗電的40%以上,如何保證關鍵工藝過程的各項指標參數正常且系統穩定可靠的前提下實現全廠的節能降耗是企業急需考慮的問題。

          隨著高壓變頻調速技術的日趨成熟,越來越多的關鍵工藝負載設備開始采用高-高型的變頻調速方案,系統簡潔,配電布線靈活方便,控制方式靈活,且能大幅降低全廠的總能耗。這種調速系統和方式越來越多的受到工礦企業的青睞。

          參考文獻:

          【1】化工出版社  《錳礦冶煉技術》

          【2】英威騰電氣技術有限公司 《GD5000系列高壓變頻器產品手冊》

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