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普传科技变频器在水泥行业中应用

1.水泥行业现状

    水泥是国民经济建设的重要基础原材料。十五期间,我国水泥工业取得了长足发展。2005年水泥产量10.6亿吨,五年平均增速为12%。新型干法水泥技术取得突破性进展,新型干法水泥生产能力占全部水泥比重已由2000年不足12%提高到40%。大型企业集团迅速成长,产业集中度日益提高。水泥技术和装备成套出口快速增长,在国际市场上的份额已达20%以上。据测算,十五期间,由于发展新型干法水泥减少粉尘排放500多万吨,水泥工业年消纳工业废渣已超过2亿吨,占工业废渣总利用量一半以上。

我国水泥工业虽然发展很快,但仍然存在总量过剩、结构不合理的矛盾;行业整体经营粗放,资源、能源消耗高,综合利用水平低;企业数量多、规模小,产业集中度低;落后生产能力比重大,产品质量档次低;在行业准入和建筑市场使用方面技术法规不够完善等。

国家发改委等部门2006年下发“关于加快水泥工业结构调整的若干意见” 确定水泥工业结构调整的指导思想和目标:2010年水泥预期产量12.5亿吨,其中:新型干法水泥比重提高到70%,水泥散装率达到60%;累计淘汰落后生产能力2.5亿吨。企业平均生产规模由2005年的20万吨提高到40万吨左右,企业户数减少到3500家左右。新型干法水泥吨熟料热耗由130kg下降到110kg标准煤,采用余热发电生产线达40%,水泥单位产品综合能耗下降25%。粉尘排放量大幅度减少,工业废渣(含粉煤灰、高炉矿渣等)年利用量2.5亿吨以上。石灰石资源利用率由60%提高到80%

2、水泥系统的工艺流程和改造方案

1)水泥生产工艺流程介绍
   
水泥的生产制造主要经过破碎、储存和预均化、粉磨、生料的均化和储存、煅烧、水泥的粉磨这几个重要的过程。粉磨就是磨机带有巨大内部金属防护的金属圆筒,在磨筒中装有许多球形钢。由于磨机在旋转,这些钢球碾碎原料成小颗粒,称其为生料。煅烧就是在均化后,生料通过称为预热器的旋风筒系统运送,经历逐渐地热处理温度达900℃,进入回转窑,回转窑烘烤物料 。窑身是50150m长,直径350m的长圆筒,筒内壁贴有耐火砖,窑的回转作用和其驱动角使物料朝出口运行,温度上升至1400℃。由于这个过程在窑内,生料转变成粒状的硬物,称之为熟料。熟料是水泥的主要成分,熟料决定了最终产品的质量,水泥作为完成产品是一种很细粉末,粉末要满足于生产熟料,石膏,一些天然和人造的材料(例如:火山灰)混合物的要求。水泥磨机类似于生料磨,严格控制和不断监测物料的混合,水泥品种和最重要的特性抗压强度的水平,取决于熟料的化学成分,粉磨的持续时间及各种外加剂的掺加和不掺加。其工艺流程图如附图所示。

 

2) 改造方案

◆  立窑供风系统变频改造
   
1)风机运行情况
   
一般低压立窑风机的调节方式为风门调节法,萝茨风机的供风调节方式为排风调节或回风调节;离心风机的供风调节方式为进风阀门调节。正常工作时,阀门的开启度约为70%90%,即有一部份的风量浪费了。鼓风系统在设计时是按最大供风需求(最大工况加备用)来考虑的,鼓风机的运行工况也相同(即按单机的最大供风需求量来考虑的);在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节,传统的做法是用开关风门的方式进行调节,这种调节方式增大了供风系统的节流损失,在启动风机时还会有启动冲击电流,且对系统本身的调节也是阶段性的,调节速度缓慢,减少损失的能力很有限,也使整个系统工作在波动状态。而通过在送风机加装节能器,则可一劳永逸的解决好这些问题,可使系统工作状态平缓稳定,并可通过变频节能回收投资。 
   
2)从风机使用的一般性经验可以知道:工频运行状态(AC380V/50Hz)下,用风门(风阀)调节风量的风机在使用过程中的负荷是在15%100%之间波动;负荷越小风门(风阀)的节流损失就越大,风机效率也就越低。而改为变频调节方式就几乎不存在风门的节流损失,同时变频装置采用软启动方式也不存在启动冲击电流,对于配电容量有限的工厂用电系统,也可提高其安全系数。
   
3)改造后的变频供风系统是在保留原来供风系统的基础上增加一套变频回路与原回路并联使用,形成双回路可转换的控制系统,并将变频器的调速装置安装在窑的上部位,通过调节电机(风机)的转速来调节烧结时的用风量。其特点:
   
● 节电效果好。由于电机消耗的功率跟电机转速的三次方成正比,改造后电机大部分时间运行在35-43Hz左右即可满足用风量,节电率大于25%
   
● 具有软启动功能,降低负荷强度,延长设备使用寿命,启动电流小,提高用电安全系数及减少电网容量;
    ●
调节风量精度准确、及时方便;
    ●
关闭回风口或排风口,减少水泥粉尘污染等。
   
大连某水泥有限公司采用普传科技变频改造后的测试结果如表1所示:

立窑送风机变频改造节能效果分析表

 

◆水泥选粉系统
    工作原理是根据所生产的水泥的标号的不同,调节选粉机和选粉风机的转速,从而选出不同细度的水泥制品。老式选粉机要调整风机的扇叶的数量和角度,经过对比试验达到所要求的选粉细度;新式选粉系统分为选粉机和选粉风机两部分,选粉机由滑差(电磁调速)电机调速,选粉风机靠调节挡风板角度来调节风量。这两种系统都存在操作工艺复杂、调节精度差、浪费电能的缺点,特别是滑差电机不但费电,而且因水泥制造环境粉尘严重,故障率特别高,维修多而且困难。变频改造后,不管是老式系统还是新式系统,可以将电机调节到一个特定的转速就能选出所需要细度的颗粒,在节约电能的同时还做到了一个特定的转速就能选出所需要细度的颗粒。在节约电能的同时还做到了连续化、自动化生产。既提高了劳动效率,又降低了劳动强度,综合效益明显,某水泥厂改造后的分析如表2所示。

选粉风机变频改造节能效果分析表

  

机立窑卸料系统
   
为使水泥烧结过程中加料、供风、卸料三平衡,立窑普遍采用滑差电机(电磁调速电机)做为盘塔式卸料装置的动力,该电机不但防护等级满足不了水泥生产现场的需要,而且在相同输出转速的条件下消耗的功率也比异步电机高出了20%左右;在降低转速时滑差电机效率更低,功耗与异步电机相比更多。因此采用变频调速系统代替滑差调速后,克服了以上缺点,调速性能远远高于滑差调速电机,在节电的同时维修费用也大大降低,现已在行业中得到普遍应用,水泥有限公司等的卸料工序变频改造节能效果如表3所示。

卸料变频改造节能效果分析表

 

u    成球系统
    生料成球工序是影响水泥熟料烧结质量的关键工序之一,其中水、料比例直接影响成球好坏。应用变频器后能通过跟踪生料供给量对成球预加水泵的转速进行无级调速,从而实现全自动化的闭环控制。料水配合稳定,成球效果好,大大提高水泥烧结质量。

u    生料均化给料系统
    此系统用变频器改造后,将所有送料口处的送料电机用变频器进行无级调速,等比例送料,提高均化效果。

u    其它设备
    烘干机、烘干风机、破碎机及其它滑差调速电机等,经分析和比较,变频改造后都可做到节电率为20%以上。

变频技术在水泥制业中的应用,不仅可以节能、减少维修和维护工作量,降低了水泥生产成本,而且还能稳定工艺以提高水泥质量。变频技术在各行业机电设备和生产线上的应用,是企业生产发展的必然需要。越来越多的企业认识到应用变频技术的而给企业带来的竞争优势,对其传统设备进行变频改造,从而可促进企业的发展。既提高了设备效率又满足了生产工艺要求并且因此而大大减少了设备维护维修费用,还降低了停产周期,直接和间接经济效益十分明显。

设备一次性投资通常可以在9 个月到16个月的生产中全部收回。

3)新型干法水泥生产线应用

在新型干法水泥生产线中,直接采用变频器或电机环保节能器,则在投入上就采取节能降耗的措施,效果非常明显。

应用举例1大连某水泥制造有限公司3000吨新型干法水泥熟料生产线,采用PI7000系列变频节能器共17 

序号

主机名称

型号   规格

数量(台)

变频节能器(KW)

1

煤磨动态选粉机

YTSP180L-4

1

22

功率:22kW

2

选粉机电动机

YTSP315M2-4

1

160

功率:160 KW

3

冷却风机(V1

Y225M-2  IP44

功率:45kW

1

45

4

冷却风机(V2

Y250M-2  IP44

功率:55 kW

2

55×2

冷却风机(V3

5

冷却风机(V4

Y280S-2  IP44

功率:75kW

2

75×2

冷却风机(V5

6

冷却风机(V7

Y280M-4  IP44

功率:90kW

1

90

7

冷却风机(V6

Y280S-4  IP44

功率:75kW

4

75×4

8

冷却风机(V11

Y280S-6  IP44

功率:45kW

1

45

9

煤粉排风机电动机

Y315L-4,IP44  F

2

160

功率:160 kW

电压:380V

220

功率:220KW

10

重型板喂机电动机

YVP250M-6

1

37

功率:37kW

11

增湿塔水泵电机

功率:110KW 

2

110×2

12

总计

17

1559KW

按保守预计,节电率25%,年生产300天,每天24小时计算,则节电及节省电费如下(正常工作按额定功率80%):

节电:1559*80%*25%*24=7483(kWh )/

7483*30=224,496 (kWh )/

224,486(kWh )/×10月(300天)=

2,244,860 (kWh )/

每度电按0.50元计算,则年节省电费:

2,244,860*0.5=1,1224,30

即年节省电费110万元。

 

来源:本站专稿 作者:不详 关键词:变频器
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