目前,水泥行業的競爭非常激烈,生產成本的高低決定了水泥企業在市場競爭的地位,而水泥生產企業很大一部分成本浪費在能耗上,拖動風機用的高壓電機電耗就占成本近30%,所以電動機節能,成了節省制造成本的關鍵。降低水泥生產過程中的電能消耗越來越引起了業界的重視。
隨著高壓變頻技術的進步,液力耦合器逐漸失去優勢。目前,高壓變頻器已成功用于水泥廠:窯尾排風機、高溫風機、窯頭EP風機、生料磨循環風機等高壓電機的節能改造,取得了許多成功的改造經驗,經濟效益顯著。現以葛洲壩股份有限公司水泥廠的窯尾高溫風機變頻改造為例,對高壓變頻應用于水泥行業的節能改造進行分析與總結。
2005年,葛洲壩股份有限公司水泥廠(以下簡稱葛洲壩水泥廠)準備對于2000t、2500t的兩條生產線進行提產,但由于高溫風機中液力耦合器漏油嚴重,出力受到限制,不具備提產的條件,故一直未能實現提產。
2005年,葛洲壩水泥廠于全省水泥行業率先使用了湖北三環發展股份有限公司公司提供的4臺高壓變頻器設備,設備運行穩定可靠,嘗到了節能改造的甜頭。隨后,葛洲壩水泥廠采用了2臺(以下簡稱三環)型號為SH-HVF-Y6K/2000的高壓變頻器,對其2000t、2500t兩條生產線的高溫風機及窯頭號EP風機進行節能改造。從調試完畢投入運行至今已穩定運行兩年多。根據現場實測,變頻后直接收益是每年節約的電量大約為354。46萬KWH,節約的電費大約為180萬元。
高壓變頻器真的能給水泥企業帶來如此顯著的節能效果嗎?為了更好的探尋節能背后的經驗,筆者走訪了湖北三環和葛洲壩水泥廠。
葛洲壩水泥廠的實際運行情況是:在改造前,由于使用年限較長,液力耦合器漏油嚴重,運行中每天需加油2~3次,以補充漏油,油面調整的控制回路失靈不能自動調節,在運行中靠手動調節置于固定轉速比。在運行是時仍靠風機擋板進行風量調節,當窯系統工況變化較大時,現場值班人員根據中控制室的指令對液力耦合器的杠桿進行手動調節,運行操作非常不便,導致高溫風機中液力耦合器功率傳遞效率非常低,尤其是在低速時傳遞效率更低,再加上漏油嚴重,一直未能實現提產。
采用湖北三環2臺設備進行變頻改造后,實現真正的電機軟啟動,避免了直接啟動巨大的沖擊電流,啟動更平滑,延長電機使用壽命。改善了工藝。液力耦合器取消,大大減少了繁瑣的維護工作量,降低了維護成本;提高了系統的可靠性,間接提高了系統效率;高壓供電回路的功率因數從原來0.85提高到0.96,大大降了線路損耗。
在節電同時,在上高壓變頻器之后,高壓變頻器良好的工藝優化效果也展現無遺,主要體現在:
1)風機改用變頻器后,在降低風機轉速運行的同時,噪音可大幅度地降低,同時消除了因調節擋板控制風量而造成的管網內氣流紊亂和風量調節不準確,以及管網振動和爐膛燃燒不穩等缺陷。
2)使用高壓變頻器后,風機擋板不需要頻繁調整,擋板開度保持在一個比較大的范圍內,通過調節變頻器的輸出頻率改變電機的轉速,達到調節風量的目的,滿足運行工況的要求。風機變頻運行后,噪音、振動都將大為減小。
3)使用高壓變頻器后,風機采用高效的變頻調速驅動系統取代常規的定速驅動系統,無疑可節約大量的節流損耗,節電效果顯著,潛力巨大,這已是不爭的事實。
4)由于變頻調速驅動系統本身具有軟起動功能,可使風機實現軟起動,避免了由于電動機直接起動引起的電網沖擊和機械沖擊,從而可以防止與此有關的一系列事故的發生。例如電動機轉子籠條的疲勞斷裂,定子端部繞組絕緣損壞擊穿等重大事故,提高風機運行的可靠性。
5)采用變頻調速改造后,由于對電機實現真正的軟啟動,對電機、擋板、高壓開關、軸承等設備以及電網的啟動沖擊大大減少,它們的使用壽命得以延長,可以大幅度節省這些設備的維護費用。另外,變頻器高精度寬范圍的無級調速功能,不僅全面滿足了生產量動態調節的需要,而且變頻器屬于高度智能化的新型高科技設備,可與水泥廠DCS系統實現真正的無縫連接,提高生產效率和機組自動化水平,大大改善水泥廠的工作和生產環境。
在葛洲壩水泥廠生料磨系統循環風機電機采用SH-HVF-Y6K/2000高壓變頻器,不但操作方便、容易、維護量小,而且有明顯的節能效果。通過SH-HVF高壓變頻器在葛洲壩水泥廠的應用,增強了運行的安全可靠性,提高了生料磨的產量,又到達較好的節能效果。因此在水泥廠生料磨系統循環風機采用高壓變頻技術是應該倡導和推廣的。
水泥工業是耗能大戶,它面臨著節能降耗的艱巨任務,特別是現今的新型干法水泥生產線,規模越來越大,節能空間也越來越大,采用高壓變頻設備節能是目前已經成熟的技術,是水泥廠節能改造的理想設備,具有很高的推廣價值。
2006年,又追加訂貨湖北三環的高壓變頻器產品2臺,2007年追加14臺,全面實施節能降耗。目前,葛洲壩水泥廠運行情況良好,2000t的生產線的產量目前達2300t,2500t的生產線的產量目前達2900t,而高溫風機變頻調節的耗電量還稍少于原液力耦合器調節的耗電量。