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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	進氣壓力	流量	升壓	進氣溫度	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)還原氣氛嚴重，使液相提前在過渡帶出現(xiàn)，形成結(jié)圈。而煤粉的細度控制過粗時，煤粉的不完全燃燒現(xiàn)象更嚴重，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，減少窯頭負壓的波動，進而提高窯產(chǎn)質(zhì)量，這在理論是是可行的。

2   改進過程

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)置是改進的技術(shù)難題，主要有兩點：1、羅芡風(fēng)機是恒轉(zhuǎn)矩負載，不能簡單按風(fēng)機、水泵平方型負載的參數(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，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  改進效果

改進后電機運行正常，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

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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

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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，電機負荷增加，故變頻器變頻只給定52HZ即滿足窯用風(fēng)。

4   改進后對窯系統(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

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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、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，對窯煅燒是相當有利的。

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