除尘引风机调速节能的潜力分析--益大风机（山东）有限公司-益大风机（山东）有限公司

     引风机调速运行节约能源的潜力相当的大，但需要指出的是，节能源的潜力的大小不能一概而论，要根据现场的实际工况作具体分析，这才是科学的思维方法。下面就某客户第一炼钢厂除尘引风机调速节能的潜力进行分析计算。
某客户第一炼钢厂共有3座300吨氧气顶吹转炉。某客户一期工程(包括1＃、2＃转炉)于1985年9月建成投产某客户一期工程建成后年产钢水318.5万吨。3＃转炉为二期工程建成，建成后，某客户的年钢水产量增加到650万顿。
每台转炉配有一套独立采用了湿式除尘法的og除尘系统。og系统的主要设备有转炉排气处理设备及通风处理设备。先由排气冷却装置(由裙罩、上下烟罩等组成)将转炉烟气在未燃烧的状态下吸入，冷却到1000℃以下，然后经通风除尘装置除去灰尘。除尘器采用具有文氏管和弯管脱水器的二级除尘器。引风机为双吸入式涡轮型。最大容量210×103nm3/h，升压到1750mmh2o。
在实际生产过程中，引风机已由液力偶合器实现全速和低速(实测约1150rpm)两档速度运行，电动机直接起动，全速运行。引风机的入口阀常保持在83％的开度。由热工自动化仪表系统检测转炉裙罩处的烟气微压力p，经运算处理，然后将其结果去调整p0挡板的开度，使转炉裙罩处的烟气微压力p始终稳定在3mmh2o左右。吹氧时产生的co含量达60％以上的烟气在未燃烧的状态下冷却除尘，然后送入转炉煤气柜回收。而含co不达标的烟气经除尘后放散。og除尘系统示意图如图1所示。图1中p是转炉裙罩处的烟气微压力检测点。k0是引风机入口阀，k1、k2是切换阀，当转炉的烟气有回收价值时切换阀k1闭合，k2打开，烟气进入煤气柜;反之k1打开，k2闭合烟气被放散。p0是转炉裙罩处的微压力调节阀。

为了分析计算改为便利，使计算结果更趋合理，于2002年11月我们对og除尘系统的工况作了更进一步调查，采集了1＃、2＃转炉在炼钢过程中的23组参数，整理后例于附表中。
原设计每炼一炉钢的时间是41min。其中吹氧炼钢时间18min，非吹氧炼钢时间23min。

在使用液力耦合器分两档对引风机实现开环调速的同时还用p0挡板对裙罩处的烟气压力进行闭环调节，使其压力保持在＋3mmh2o。
在吹炼时转炉发生的烟气量大，引风机高速运行，引风机实测速度在1440～1456rpm之间波动，电动机的电流在135a～189a之间变化，p0挡板的开度在37％～73％之间变化(调节)，引风机进风阀的开度始终保持在83％不变，风量在223×103nm3/h～123×103nm3/h之间变化;非吹炼时转炉发生的烟气量小，引风机低速运行。引风机的实际运行速度在1110～1141rpm，引风机进风口阀门的开度亦始终保持在83％不变，电动机电流在108a～110a之间变化，p0挡板的开度在37％～41％之间变化，风量152×103nm3/h～158×103nm3/h。原设计引风机已经分两档速度运行。从引风机调速节能的观点看，引风机低速运行时已经节约了一部分能量。但是，用风机调速节能的理论进一步分析，却还有两部分相当可观的能量可以通过引风机进一步调速运行节约下来加所消耗的能量系统管路的自然阻力特性曲线为r，引风机在全压(全速)运行时输出1.0q(pu)的流量。但是，往往系统不是总需要最大流量1.0q(pu)，而是需要如图3所示的q2或q3的流量。为了满足系统流量的要求，因而用人为的增加管路的阻力(本系统是利用p0挡板和引风机入口阀)的办法来满足流量(或压力)要求。当用人工阻力特性曲线为r1或r2时，分别得到流量q1或q2。其二，液力偶合器本身所消耗的能量。因为液力偶合器的效率很低，其效率与它的输出转速成正比，如图4所示。其能量 的损耗相当严重，所以液力偶合器极不适应于较低速度范围内的调速运行。不难看出，在实际运行中液力偶合器没有按原设计在600~1430rpm范围内对引风机调速，而是在约1140rpm和1430rpm两点上调速出发点之所在。根据上述理由笔者认为改液力偶合器调速为交流电动机变频调，扩大对引风机的调速范围，取消管路的附加阻力p0挡板和引风机的入口阀(或将它们的开度置于100％)，使管路的阻力特性曲线保持r0。用改变引风机的速度n1、n2、n3……来满足系统需要的流量q1、q2、q3……使引风机运行在c、b、a……点上。从图5可以明显看出，c、b、a点处的纵坐标、横坐标与纵轴、横轴围成的矩形的面积一个比一个小。这说明系统排出气体的流量越小，所耗的功率越小。

(1) 主要技术数据及计算条件:
l 电动机:pe=3100kw、ue=10kv、ie=210a、ne=1490r/mim、、η=0.96;
l 引风机:pfe=3100kw、nfe=1430r/min、qe=210×103nm3/h、调速范围600r/mim～1430r/min(原设计)、风压1750mmh2o(原设计)。
l 计算公式:引风机流量:q∝n，引风机功率:p∝t.n∝n3
l 按每座转炉每一昼夜炼35炉钢，每年330天炼钢计算。
l 炼一炉钢时间:t0=41分钟，吹炼时间t1=18min、引风机高速运行;非吹炼时间:t2=23min分钟、引风机低速运行。
(2) 节能潜力计算
l 计算使用液力偶合器并且p0挡板配合调速时，系统消耗的平均功率以及最大功率。
a) 吹炼时
引风机高速运行在1456r/min、烟气平均流量电动机平均负荷电流:此时电动机消耗的平均功率:

吹炼时电动机消耗的最大功率:取表中的第23组数据:

b) 非吹炼时
c) 电动机消耗的平均功率:
(3) 计算直接用变频器连续调速分别消耗的平均功率:
考虑到p0挡板参与调整时系统已经输出qmax=230nm3/h的流量，电动机实际消耗的功率是pmax=2812kw。故下面以此基数计算。
l 吹炼时消耗的平均功率:
计算时取变频器的效率ηb=0.98，
电动机的效率ηd=0.96。
吹炼时的实测的平均烟气流量:
利用的关系式，计算引风机排出烟气流量时应达到的转速:
炼1炉钢节约的总电能:
δw0=δw1+δw2=277+230=507(度)
1座转炉1年节约电能:
w1n=507×35×300=532(万度)
3座转炉1年节约电能:
w3n=507×35×300×3=1600 (万度)
3座转炉1年节约的电费:以某客户内部结算价0.21元/度计算rmb3=0.21×1600＝336 (万元/年);以市价0.50元/度计算rmb4=0.5×1600=800(万元/年)。