PDF《沸腾焙烧炉罗茨鼓风机变频节能改造》

山东新风光电子科技发展有限公司? 徐西甲 徐鹏汉源锦泰矿业有限公司? 张建忠 摘要:本文介绍了风光高压变频器在汉源锦泰矿业有限公司沸腾焙烧炉罗 茨鼓风机中的应用情况.

现场运行情况表明,采用高压变频器对沸腾焙烧 炉罗茨鼓风机进行调速节能,节能效果是明显的. 文章编号:140907 沸腾焙烧炉罗茨鼓风机变频节能改造 Boiling Roaster Blower Frequency Energy Transformation

1 用户简介 汉源锦泰矿业有限公司是一家股份制民营企 业,具有日处理铅锌矿石4000吨,年产0号、1号 锌锭50000吨、硫酸62000吨、锌焙砂54000吨, 日处理电解锌废渣200吨的生产能力;

总投资已 达12亿多元人民币,已发展成集铅锌矿开采、浮选、焙烧制酸、冶炼和废渣综合利用为一体的集 团化公司,是我国西部地区设备、工艺和技术较 先进、产品质量最好、生产能力较大、销量较大 的铅锌生产企业之一.汉源锦泰矿业有限公司有 一座40m2 沸腾焙烧炉,而罗茨鼓风机又是沸腾 焙烧炉的心脏设备,在2014年设备节能改造中, 对罗茨鼓风机采用变频调速技术,取得了较好效 果.现场罗茨鼓风机参数如下表

1、表2所示.

2 沸腾焙烧炉 2.1 沸腾焙烧炉介绍 沸腾焙烧以流态化技术为基础.固体颗粒在 气流的作用下,构成流态化床层似沸腾状态,被 称作流态化床或沸腾床.这样矿石可在沸腾状态 下进行加热还原,有利于提高焙烧矿质量.焙烧 过程有反应热放出,产生含有二氧化硫的气体主 要用来制造硫酸,矿渣则用作冶金原料.硫化矿 沸腾焙烧技术是50年代初联邦德国的巴登苯胺纯 碱公司和美国的多尔公司分别开发的.沸腾焙烧 炉结构示意图如图1所示. 沸腾焙烧炉炉体(见图1)为钢壳内衬保温砖 再衬耐火砖构成.为防止冷凝酸腐蚀,钢壳外面 有保温层.炉子的最下部是风室,设有空气进口 管,其上是空气分布板.空气分布板上是耐火混 凝土炉床,埋设有许多侧面开小孔的风帽.炉膛 中部为向上扩大的圆锥体,上部焙烧空间的截面 积比沸腾层的截面积大,以减少固体粒子吹出. 沸腾层中装有废热锅炉的冷却管,炉体还设有加 料口、矿渣溢流口、炉气出口、二次空气进口、 点火口等接管.炉顶有防爆孔. 2.2 沸腾焙烧炉工作原理 沸腾焙烧炉工作原理是利用流态化技术,是 参与反应或热、质传递的气体和固体充分接触, 实现他们之间最快的传质,传热贺栋梁传递速 度,获得最大的设备生产能力. 2.2.1 流化床的形成 当流体的气流速度继续增大到一定值,床 层开始膨胀和变松,全部颗粒都悬浮在向上流动 的流体中,形成强力搅浑流动.这种具有流体的 某些表观特征的流――固混合床成为流化床.在气――固流化床中,形成颗粒强烈翻滚,故又称 为沸腾床. 2.2.2 流态化范围与操作速度 从临界速度开始流态化,到带出速度下流化 床开始破坏这一速度范围成为流态化范围.它是 选择操作流态化速度的上下极限.流态化范围越 宽,流化床的操作越稳定.这一范围大小可以用 带出速度与临界速度的比来表示.理论和实际证 明,颗粒月细则流态化范围越小,不规则的宽筛 分物料的流态化范围比球形粒子的要小. 实际上多数工业流化床内粒级分布较宽,所 以合理的操作速度应是绝大部分颗粒正常流态化 而又不大于某一指定粒级的带出速度.一般根据 林杰流态化速度并利用流态化指数的经验数据来 确定操作气流速度.

3 沸腾焙烧炉变频节能原理 沸腾焙烧炉是利用流态化技术的热工设备, 已广泛应用于锌精矿的焙烧.它具有气-固相间传 热质速度快、层内温度均匀、产品质量好、沸腾 层与冷却水套之间传热系数大、生产率高、操作 简单、便于实现生产连续化和自动化等优点. 锌精矿的主要物相组成为ZnS,约占70%以上.在沸腾焙烧炉内焙烧时主要化学反应式为: ZnS+O2→ZnO+SO2,该反应属放热反应,放出 的热量除用于维持炉内的焙烧温度,大部分由 高温烟气及冷却水带走.沸腾炉空气需要量为 20000Nm3/h.通过对沸腾炉层及管网阻力损失 的计算,炉子正常生产时,空气压力为12500- 13500Pa.但考虑到开炉及处理异常情况时的工 艺要求,所选风机的富裕量达50%以上,这样使 风机的能力不能充分发挥. 由于沸腾炉罗茨鼓风机的风量和风压的余 量很大,正常工作时必须将其调至合理的工况, 另外随着炉子的产量和锌精矿成分的变化,风机 的工况也须调整.为了调节送风量在送风管上放 风,调节范围虽大,但浪费极大,风机放空噪音 很大,严重影响了周围居民的生活;

较好的办法 是采用变频调速装置.电动机的变频调速是通过 改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速 的,在调速中从高速到低速都可以保持较小的转 差率,因而消耗转差功率小,效率高,是电动机 最为合理的调速方法.风机的转速与频率的关系 式为n=60f/p(1-s),可见,通过调节电流频率 可调节风机转速,从理论上讲,风机的流量与转 速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与 转速的立方成正比,因此,调节风机转速时可以 调节风机的流量、压力,轴功率的变化就更明显. 汉源锦泰矿业有限公司领导基于节约能源降 低成本,和降低风机运行噪音两方面考虑,决定 选用变频器对原设备进行改造.经过反复对比决 定采用山东新风光电子科技发展有限公司生产的 JD-BP38-450F(450kW/10kV)高压变频器对沸 腾焙烧炉罗茨鼓风机进行变频改造.

4 新风光JD-BP38系列高压变频调速 系统技术特点 风光牌JD-BP38系列高压变频器以高速DSP 为控制核心,采用无速度矢量控制技术、功率单 元串联多电平技术,属高-高电压源型变频器, 其谐波指标远小于IEEE519-1992的谐波标准,输 入功率因数高,输出波形质量好,不必采用输入 谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器;

不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,可以使用普 通的异步电机.产品2003年被列为国家重点新产 品,高压提升机变频调速系统2005年被列为国家 火炬计划项目,获科技部中小企业技术创新基金 项目资助.2007年,高压变频器被评为中国名 牌产品,是国内高压变频器行业为数不多的两个 名牌产品之一.具体来说,风光高压变频器除具 有一般普通变频器的性能外,还具有以下突出特 图1 结构示意图 图2 手动旁路柜

94 95 kzcd.chuandong.com 交流传动 CD技术与应用 AC DRIVE 点: (1)采用高速DSP作为中央处理器,运算速 度更快,控制更精准. (2)矢量控制技术,通过测量和控制交流电 动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对交 流电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而 达到控制交流电动机转矩的目的.启动转矩大, 转矩动态响应快,调速精度高,带负载能力强. (3)快速飞车启动功能.能够识别电机的 速度并在电机不停转的情况下直接起动.在变频 器受到负载冲击保护后可对其自动复位,然后再 自动启动,即可避免重要场合(如水泥厂高温风 机)变频保护停机造成的损失.快速飞车启动技 术可实现变频器在0.1s之内从保护状态复位重新带 载运行. (4)工频/变频无扰切换技术.现在的高压 变频调速系统........