降低烧结余热发电系统自耗电的研究

王志强

（河钢唐钢能源科技分公司，河北唐山，063000）

1 烧结余热技术及现状

烧结余热发电技术随着环保节能要求的严格标准得到了迅速发展，其能给钢铁行业创造了相当不错的经济效益。但作为节能项目在原始设备选型中也存在高耗能设备，而由高压电机做驱动的循环风机耗电量较大，并且调节比较频繁，可改用变频技术进行节能。并且随着工艺模式的调整，在整改系统方面挖掘节能方面的潜能。

某钢厂烧结余热发电锅炉循环风机选择改造为采用变频调速技术控制转速，由于循环风机调节随着烧结烟温不断变化，操作较为频繁，而采用变频调速技术在确保风机能够具备较好的调速功能，也在同时降低风机能耗。余热发电有循环风机4台，配套3台1950kW和1台2500kW的10kv电机，风机转速约为额定转速的80%，由于采用液偶调速(液偶本身消耗10%左右)，电机长期处于额定负荷下运行，造成了一定的能源浪费。通过实施高压电机的变频系统改造将液偶去除，风机转速由变频装置直接控制电机转速来调节，来达到节约耗电量的目的，同时使系统运行稳定、调速精准。同时，通过根据现有系统的生产工艺，调整可节约性的资源。这对企业的可持续发展和建设节约型社会具有深远的意义。

2 其在运行中存在的问题

余热锅炉循环风机在运行中的耗能之处：（1）首先要选择风机设备，在能力上要留超出实际完成功率10%～15%的余量，实际工作负荷应该多数低于额定负荷，从而导致设备运行的功率不能达到最优值，表现出来就是运行效率较为低下。（2）启动时对电动机的冲击大，降低电动机使用寿命。（3）在余热锅炉调节系统中，锅炉挡板也是调节功能重要的一部分，其由电机带动，此电机功耗较大，消耗电能较多。（4）采用液偶调速(液偶本身消耗10%左右)，电机长期处于额定负荷下运行，造成了一定的能源浪费。

3 改造关键点

由于主要耗电设备为余热锅炉的循环风机，通过改变其传动调节方式来实现目的。

余热锅炉的循环风机原有的调节方式一种是通过液力偶合器电动机和风机，调节风机转速来实现；而另一种是通过调节锅炉挡板控制风量进行调节。在调节转速时，只是通过液偶控制风机转速，而电动机输出的电能并没有随之减少，在此方面存在着浪费了大量的电能。而液力调速系统是通过工作油来使得液力偶合器进行工作的，其设备都是采用无机械连接，在电机运行负载时并没有节省能源，当负荷进行调节时，其减少负荷时所减少的能源也由于液偶的动作而浪费。另一种方式调节锅炉挡板除了耗费电动机的功率外，还易造成挡板的损耗，减少使用寿命，导致检修率增加。改为变频控制也是出于从源头节约电能的考虑，可以将挡板开到最大或80%处就除非特殊情况下不再进行调节控制，减少挡板开关损耗，从电机处通过输出频率的改变调节风机转速，从而达到控制的目的。

图1 各种调节方式的节能效果比较图

现代变频调速技术的发展，也是由于物理学中矢量的研究和应用，其使得异步电动机存在变频的可能，相较直流电动机变频应用更加的广泛和理想。而采用变频调速后，其启动缓慢及转速的降低的特性，导致设备能够更加稳定的运行，降低了启动时的冲击力，相应地延长了许多机械设备及部件的使用寿命，有效的减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，延长了电机的使用寿命，减少了检修维护开支，节约机械设备及部件的相关维护，降低人员和设备成本。

4 改造方案

烧结余热发电变频调速系统采用的是主回路方案，即为手动一拖一方案。此次的解决方案是采用通用的旁路方式。使两个高压隔离开关之间存在机械互锁逻辑，让其不能同时闭合，始终保持一开一闭，通过开关之间的断开闭合方式的改变，使得设备实现变频和工频运行可切换的状态。为了节约成本，电动机和高压开关利用原液偶设备所配备的就可以实现。

变频设备采用多级模块串联，交直交、高高方式进行联接，电隔离部分采用安捷伦光纤连接，冷却方式为强迫风冷，过程控制方式采用开环方式。额定输入电压10kV±10%，变压器调压范围＋5%，系统输出电压0～10kV，系统输出电流150A/185A，逆变侧最高输出电压10KV，额定容量2500KVA/3125KVA，额定输入频率/允许变化范围50Hz±10%，对电网电压波动的敏感性-35%～+15%，输入侧功率因数＞0.95（＞20%负载），变频器效率＞0.96，控制方式多级正弦PWM控制。

5 实施效果

在余热发电循环风机变频改造前后，经过统计得出节电率平均达到22.7%。表格前面为项目改造前和改造后日期，转速采用相同转速下，入口烟温相当。

表1 4#炉变频改造前后对比

由于调速技术的改变，为了能够让岗位职工对变频操作技术能够更好的实施，制定了变频器操作规程及变频操作规程，并对岗位全员进行培训（包括理论知识和实践应用）。使得职工能够快速有效的掌握变频设备知识，在运行中能够正确的进行操作。