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0 前言
預(yù)分解窯系統(tǒng)一次風(fēng)機的主要作用是窯頭煤粉的輸送和供給煤粉燃燒所需的氧，是窯用“燃燒器”主要送風(fēng)工具，而一次風(fēng)量的合理調(diào)節(jié)，是實現(xiàn)窯熟料高產(chǎn)低耗的關(guān)鍵前提。
我公司制造二廠兩條5000t/d生產(chǎn)線的預(yù)熱器采用的是五級雙系列，窯一次風(fēng)機采用的是中國長沙鼓風(fēng)機廠的羅茨風(fēng)機。其參數(shù)見表1所示：。
表1 一次風(fēng)機主要性能參數(shù)表
|
型號 |
電機功率 |
進(jìn)氣壓力 |
流量 |
升壓 |
進(jìn)氣溫度 |
轉(zhuǎn)速 |
|
ARF-295 |
6P-110KW |
101.3 KPa |
145.8m3/min |
29.4KPa |
＜40℃ |
980r/min |
生產(chǎn)線自2010年投產(chǎn)運行以來，一次風(fēng)機出口壓力不足，火焰無力度，工作壓力不能達(dá)到理想值，煤管用風(fēng)調(diào)節(jié)受限制，造成窯前飛砂重，熟料立升重偏低，熟料游離氧化鈣的合格率低，頭負(fù)壓波動大，火焰無力，窯日產(chǎn)量在5600噸左右，且極不穩(wěn)定，熟料質(zhì)量差，熱耗高。
1 原因分析
經(jīng)過多次討論原因分析，我們認(rèn)為：頭煤燃燒不充分，是造成窯尾溫度高、預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮嚴(yán)重易堵、窯內(nèi)過渡帶頻繁結(jié)圈的最主要原因，并造成窯內(nèi)還原氣氛嚴(yán)重，使液相提前在過渡帶出現(xiàn)，形成結(jié)圈。而煤粉的細(xì)度控制過粗時，煤粉的不完全燃燒現(xiàn)象更嚴(yán)重，結(jié)圈現(xiàn)象更為頻繁。
而一次風(fēng)機壓力不足，煤粉打散效果不好，風(fēng)煤混合差是造成頭煤不能充分燃燒的最根本原因。因此需提高窯頭一次風(fēng)機風(fēng)量，提高風(fēng)機出口風(fēng)壓，但風(fēng)機地腳螺栓已定，更換更大風(fēng)量和升壓高的風(fēng)機不現(xiàn)實，而根據(jù)羅芡風(fēng)機機械特性，羅芡風(fēng)機風(fēng)量Q、軸功率P、轉(zhuǎn)速存在以下關(guān)系：Q1/Q2=n1/n2，P1/P2=n1/n2，即轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)量、軸功率越大，如其改為變頻器控制，并將變頻器運行頻率設(shè)置為60HZ ，提高羅芡風(fēng)機轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提高風(fēng)量，提高風(fēng)速，使火焰明亮有力，煤粉能充分燃燒，減少二次風(fēng)對它的沖擊，減少窯頭負(fù)壓的波動，進(jìn)而提高窯產(chǎn)質(zhì)量，這在理論是是可行的。
2 改進(jìn)過程
因軟啟動主回路與變頻器主回路基本相同，故一次回路只需拆除軟啟動，但二次回路區(qū)別較大，因此不僅拆除控制回路電纜，同時在DCS 程序中需增加驅(qū)動、速度返饋信號，變頻器控制原理圖如圖1所示。
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圖1 變頻器控制原理圖
圖1中為防止電機在低速運行時因電機制冷風(fēng)扇風(fēng)量變小，散熱能力差，電機繞阻溫度高，故增加恒速冷卻風(fēng)機，保證電機在低頻率的冷卻效果。但變頻器參數(shù)設(shè)置是改進(jìn)的技術(shù)難題，主要有兩點：1、羅芡風(fēng)機是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，不能簡單按風(fēng)機、水泵平方型負(fù)載的參數(shù)設(shè)置；2、變頻器從50HZ設(shè)為60HZ，其參數(shù)設(shè)置是不同的。如參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，將造成電機過流甚至燒壞電機。通過反復(fù)調(diào)試，我們摸索出了變頻器運用在羅芡風(fēng)機電機的參數(shù)最佳數(shù)值，同時利用變頻器在60HZ 時是恒功率運行和變頻器輸出電壓不超過輸入電壓特性，提高變頻器輸出電壓，降低電機電流，將變頻器基本頻率設(shè)置為60HZ ，保證電機在60HZ運行時不過流燒壞電機。變頻器主要參數(shù)設(shè)置如表2所示。
表2 變頻器主要參數(shù)設(shè)置
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參數(shù)代碼 |
參數(shù)設(shè)置值 |
參數(shù)含義 |
說明 |
|
9905 |
450V |
電機額定電壓 |
即變頻器輸出電壓，設(shè)為此值是滿足電機在60HZ運行時不超額定電流 |
|
9907 |
60HZ |
電機額定頻率 |
|
|
9908 |
1176 |
電機額定轉(zhuǎn)速 |
由f1/f2=n1/n2計算得出 |
|
1105 |
60HZ |
給定值上限 |
|
|
2008 |
60HZ |
最大頻率 |
|
|
2605 |
1 |
線性 |
即u/f恒定 |
3 改進(jìn)效果
改進(jìn)后電機運行正常，無異常，轉(zhuǎn)速增加，羅芡風(fēng)機出口風(fēng)壓明顯增大，具體運行狀態(tài)見表3所示。
表3 空機運行情況
|
給定頻率/HZ |
運行電流/A |
轉(zhuǎn)速/(r/min) |
功率/kW |
直流電壓/V |
輸出電壓/V |
風(fēng)機出口風(fēng)壓/kPa |
|
48 |
152 |
950 |
73 |
555 |
352 |
21 |
|
49 |
155 |
970 |
78 |
555 |
367 |
22 |
|
50 |
158 |
990 |
83 |
555 |
383 |
23 |
|
51 |
161 |
1010 |
88 |
555 |
397 |
24 |
|
52 |
167 |
1030 |
93 |
555 |
406 |
25 |
|
53 |
174 |
1050 |
98 |
555 |
407 |
26 |
|
54 |
182 |
1070 |
100 |
555 |
405 |
27.5 |
|
55 |
192 |
1080 |
102 |
555 |
406 |
28 |
|
56 |
195 |
1100 |
104 |
555 |
408 |
29 |
|
57 |
197 |
1120 |
105 |
555 |
408 |
30 |
|
58 |
199 |
1140 |
108 |
555 |
408 |
33 |
|
59 |
202 |
1154 |
110 |
555 |
408 |
35 |
|
60 |
206 |
1176 |
112 |
555 |
408 |
38 |
表4 投料運行狀態(tài)比較
|
名稱 |
運行電流/A |
頻率/HZ |
功率/kWh |
轉(zhuǎn)速 |
輸出電壓/V |
風(fēng)機出口風(fēng)壓/kPa |
|
變頻器 |
186 |
51 |
102 |
|
397 |
38 |
|
195 |
52 |
105 |
|
402 |
40 | |
|
軟啟動 |
163 |
50 |
87 |
|
380 |
30 |
從上表可比較出：在50HZ～55HZ之間，電機電流、功率均較高，但小于額定電流和額定功率，在可控范圍之內(nèi)，對電機無影響，電機繞阻外殼溫度在50℃左右，風(fēng)機運行無異常，但出口風(fēng)壓明顯升高，較改進(jìn)前提高8～10KP，意味著羅芡風(fēng)機送風(fēng)量增加，利于煤粉的充分燃燒，而投料后因窯軸流風(fēng)、旋流風(fēng)的影響，電機負(fù)荷增加，故變頻器變頻只給定52HZ即滿足窯用風(fēng)。
4 改進(jìn)后對窯系統(tǒng)影響
（1）將一次風(fēng)機變頻控制后，噴煤管與改進(jìn)前相比風(fēng)壓明顯變大，中心風(fēng)、軸流風(fēng)、旋流風(fēng)的風(fēng)壓基本都能達(dá)到40kPa以上。 火焰形狀調(diào)整靈活受控，使窯內(nèi)火焰形狀與長度控制在合理的范圍內(nèi)，保證了窯內(nèi)燒成帶的長度和燒成溫度，而火焰順暢有利、形狀穩(wěn)定，降低了外界環(huán)境干擾，提高窯煅燒的穩(wěn)定性。。
（2）改用變頻器后，由頻率增加來提高轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提高風(fēng)速，增大風(fēng)量，利于煤粉的充分燃燒，窯前明亮，熟料結(jié)粒均齊，致密，熟料立升重提高，篦冷機料層穩(wěn)定，篦冷機吹穿現(xiàn)象得到一定的控制，二次風(fēng)溫穩(wěn)定，二次風(fēng)溫能控制在1150℃左右，給窯的正常燃燒營造一個有利的條件，壓力增加后窯頭火焰順暢有力。有效改善風(fēng)煤混合效果，有利于煤粉的充分燃燒，降低熱耗。
（3）使用變頻器控制后煤粉燃燒較好，減少了預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮量，大大縮短了結(jié)皮清理時間，穩(wěn)定了窯系統(tǒng)熱工狀態(tài)，同時也避免因預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮堵塞預(yù)熱器現(xiàn)象。
（4）從筒體掃描儀上可以看出，主窯皮逐漸掛平整，輔窯皮基本杜絕頻繁掉落，窯主轉(zhuǎn)的運行電流穩(wěn)定。
（5）窯產(chǎn)質(zhì)量提高明顯，熱耗降低，電耗下降，如表5所示。
表5 一次風(fēng)機運行情況表
|
時間 |
一次風(fēng)機 |
窯產(chǎn)量/t |
二次風(fēng) 溫/℃ |
熟料 | |||||
|
電 流/ A |
軸流風(fēng)/kPa |
旋流風(fēng)/kPa |
fCaO |
立升重 |
強度/MPa |
熱耗/（cal/g） | |||
|
1月 |
184 |
12 |
23.5 |
5512 |
1080 |
1.26 |
1202 |
61.2 |
768.71 |
|
2月 |
191 |
12 |
23.5 |
5795 |
1060 |
1.12 |
1210 |
61.0 |
719.21 |
|
3月 |
184 |
13 |
22 |
5901 |
1020 |
1.33 |
1192 |
61 |
736.28 |
|
4月 |
186 |
12 |
24 |
5708 |
1030 |
1.28 |
1198 |
60.9 |
725.32 |
|
5月 |
191 |
12 |
24 |
5709 |
1050 |
1.14 |
1201 |
61.2 |
730.26 |
|
6月 |
196 |
12 |
24 |
5504 |
1050 |
1.26 |
1232 |
62 |
755.57 |
|
7月 |
196 |
12 |
24 |
5507 |
1080 |
1.37 |
1237 |
61.6 |
714.21 |
|
1～7月平均數(shù) |
189.7 |
12.14 |
23.57 |
5662 |
1052.8 |
1.25 |
1210 |
61.27 |
735.65 |
|
8月 |
182 |
15 |
27 |
5914 |
1150 |
1.19 |
1230 |
62.3 |
705.82 |
|
9月 |
194 |
16 |
28 |
5973 |
1145 |
1.06 |
1241 |
60.2 |
703.49 |
|
10月 |
196 |
14 |
30 |
6004 |
1120 |
1.07 |
1233 |
60.3 |
691.00 |
|
11月 |
196 |
14 |
30 |
5900 |
1101 |
0.90 |
1240 |
60.3 |
682 |
|
1～12月平均數(shù) |
192A |
14.75 Kpa |
28.75Kp |
5947 |
1129 |
1.05 |
1236 |
60.9 |
700.1 |
5 結(jié)束語
窯頭風(fēng)機改為變頻控制，主要有三個方面優(yōu)點：一是解決了窯頭火焰無力，煤粉不能充分燃燒的問題；二是提高熟料產(chǎn)質(zhì)量，降低熱耗、電耗，經(jīng)濟效益明顯；三是改用變頻器控制后，可以精細(xì)、有效調(diào)節(jié)用風(fēng)量，更為窯中心風(fēng)、軸流風(fēng)、旋風(fēng)的調(diào)整提供了更大的范圍，為不同窯況的調(diào)節(jié)提供了更大調(diào)節(jié)空間，對窯煅燒是相當(dāng)有利的。
