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关于烧结主抽风机变频运行的优越性分析

杜霞，国桂荣

(本钢炼铁厂技改办，辽宁 本溪 117000)

摘 要：根据本钢拟建566.5m2烧结机和5号高炉大修改造存在时间差，新烧结机投产后2～3年内不能满负荷生产的情况，从满足生产需求和节能降耗的角度分析了其主抽风机采用变频运行的优越性。结果认为，采用变频运行比软启工频运行多投入的费用不到两年即可收回，而且还有利于降低风机噪声，延长设备寿命，减少维修及费用，提高电网功率因数。

关 键 词：主抽风机；变频运行；风机转速

1 前言

本钢炼铁厂原有8台烧结机，其主抽风机运行方式均为变频软启动、液体电阻降压启动，工频运行。之所以未采用变频运行，一方面是因为工艺条件不具备，其次是变频运行费用较高，加上对变频运行的节能效果认识不足。随着社会的发展，国家对钢铁行业的节能减排越来越重视，各大钢铁企业500m2以上的烧结机，在工艺条件满足的情况下，主抽风机都采用了变频运行方式。

我厂拟建一台566.5m2烧结机替代原有的5台75m2烧结机，为5#高炉供料，计划2015年投产。但在5#高炉大修扩容改造投产前的2～3年内，烧结机不能满负荷生产，烧结矿产能每天约有2000t的富余量。由于主抽风机电耗占整个烧结生产总电耗的一半以上，若新建烧结机主抽风机采用变频运行，既可满足生产需要，又可节能降耗。

2 电机工频运行存在能源消耗过大的问题

由于产能过剩，烧结机不需要满负荷运行，其主抽风机风量需要调节。而电机工频运行时，只能通过调节风门开度控制风量，这会造成能量的巨大浪费。

工频下，通过风门开度调节风量大小时，风机的流量-压力关系曲线如图1所示，不同流量下风机的能耗-流量曲线见图2。而采用变频调速控制时，风机的流量-压力关系曲线如图3所示，其不同流量下风机的能耗-流量曲线如图4。

根据流体力学原理，风机的流量、压力、功率与运行速度之间有如下关系：

风量Q与转速N成正比：Q1／Q2=N1／N2

风压H与转速N的平方成正比：H1／H2=(N1／N2)2

功率P与转速N的立方成正比：P1／P2=(N1／N2)3

如果风机转速下降50％，风量也将是原来的50％；风压将是原来的25％；而功率将只需要原来的12.5％。因此，在理想系统中采用风机变速运行，将大大降低风机功率，节省很多电能。

3 变频运行实例

以太钢为例，450m2烧结机2006年6月投产，主抽风机风量为21000m3／min，采用7800kW、10kV同步电机，额定电流563A；采用变频软启动、工频运行，通过风门调节风量。烧结机利用系数在1.3~1.4t／／(m2·h)的情况下，主抽电机电流在300A左右。

2010年3月660m2烧结机投产，风量30000m3／min，采用10500kW、10kV同步电机，额定电流667A。因与之配套的4350m3高炉预计2013年下半年投产，高炉投产前由于产能过剩，所以采用变频运行方式。目前，该机产量达到450m2烧结机的产能规模，电流却只有200A左右，要比450m2烧结机主抽工频运行时的电流低100A左右，同样产能，用电节省三分之一。660m2烧结机主抽风机若采用工频运行方式，同样产能，电流将达到300A左右。

两相比较，在烧结产能富裕较大的情况下，主抽变频运行的节电效果十分可观。2012年，太钢又投资1500万元对450m2烧结机的主抽风机运行方式进行了改造，现已改为变频运行。在烧结机利用系数为1.3～1.4t／(m2·h)的情况下，主抽电机电流在200A左右，两台风机年节约电费将近1500万元，节电效果非常明显。

4 采用变频运行的优点

除显著的节电效果之外，烧结机主抽采用变频运行还有如下优点：

(1)与通过风门挡板调整风量相比，变频运行使风机的运行状况得到优化，可降低噪声，同时提高机组的稳定性。

(2)可避免电机启动时大电流冲击对电机和风机的损坏，电机、风门及风机的检修周期和寿命可延长三分之一，减轻维修工作量。

(3)减少维修费用。

(4)提高电网功率因数。

5 投资分析

拟建566.5m2烧结机一台，配置两台主抽风机，电机功率10.500kW，年运行330天，电费按0.56元(kW·h)计，一台风机运行年需电费：10500kW×330×24×0.56=46569600元。

新烧结机建成之后，在5#高炉大修改造投产前的2~3年内，烧结矿日产量将维持在：566.5×1.3×24=17675t的水平。当风机变频调速到900r／min(即转速为原来的90％时，风量也是额定的90％，产能也是额定的90％)即可满足实际生产需要。根据图2可以看出，流量为90％时，对应的功耗约为73％，便可节电27％。那么，一台风机年节约电费：46569600×27％=12573792元；一台烧结机配两台主抽，则年节约电费为：12573792元×2=25147584元。考虑到电机功率因数和效率，一台烧结机每年至少可节约电费近2000万元。

虽然采用变频运行比软启工频运行在总投资上需多投入3800万元左右，但这部分费用不到两年即可收回。

综上所述，我们认为566.5m2烧结机主抽风机采用变频运行具有十分明显的优越性，是该机的最佳运行方式。