烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗.doc

烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗?48?锡业科技第4卷第4期烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗王立平云锡股份公司冶化分公司【摘要】介绍了烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗所产生的效果.【关键词】烟化炉澳斯麦特炉空气压缩机风量节能降耗j0一1日【j茜云锡集团公司成功地引进了目前世界最先进的锡强化熔炼技术澳大利亚澳斯麦特技术,对原有的传统工艺锡粗炼反射炉进行改造,年处理50000t锡精矿及相应的各种返回品物料,产粗锡产品25000t.澳斯麦特技术的核心是通过特殊设计的喷枪插入熔体,将粉煤和燃烧空气喷人熔体,在炉内形成剧烈搅动的熔池,是一种典型的强化喷吹熔池熔炼技术.所以鼓风机是其关键的设备之一,也是工艺流程中能耗最大的设备,因此合理使用好鼓风机对降低生产能耗致关重要.由于澳斯麦特炉实际作业用风量大大低于设计量,使得澳斯麦特炉英格索兰离心式空气压缩机出现较大富余风量,由于风机为恒压控制离心式空气压缩机,对风量调节有很大局限性,致使大量富余风排空,造成能源浪费和噪声污染.本人在分析的基础上对此进行了用富余风作烟化炉风源的试验,并且取得了一定效果.本文就此作简要介绍.2英格索兰离心式空气压缩机2.1压缩机型号及规格澳斯麦特炉套筒风风机及喷枪风风机均选用美国英格索兰离心式空气压缩机,该压缩机工作性能可靠,高效,先进,输出无油压缩空气.澳斯麦特炉套筒风和喷枪风分别由一大一小两台英格索兰离心式空气压缩机供给,压缩机型号及规格见表1.表1英格索兰离心式空气压缩机型号及规格作者简介王立平(1962一),男,机械工程师,从事技术工作.2003年l1月烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗王立平.49.2.2压缩机性能控制英格索兰离心式空气压缩机通过计算机利用其特性和喘振控制原理来满足不同的压缩空气系统的需求,特性控制是用来组合通过调节进气阀和旁通阀开度来控制压缩机动力消耗实现恒压控制(电机转速恒定).压缩机性能控制曲线见图1.卸载:压缩机在卸载状态下运行,不向用气系统提供空气,所有空气均放空.在这种方式下,进气阀稍开一点以允许少部分空气进入压缩机以冷却机体,防止喘振,保持转子平稳运行.这些空气通过全开的旁通阀放到大气中.进气阀的开度直接影响到动力消耗,因此应尽量调小进气阀开度以尽量减小排气压力功率动力消耗.恒压控制:恒压控制可保持压力恒定.恒压控制维持排气压力在设定压力点上保持不变,一旦加载,压缩机就沿着恒压线运行,直到将其卸载或停车.在压缩机的节流范围内恒压控制是通过调节进气阀来完成的,负荷调节范围为额定负荷的75%100%.当节流需求减少到低于最小节流极限时,为了维持压力恒定,将调节旁通阀以部分或全部把空气放到大气里.旁通阀在运行点到达喘振点前开始打开,不论旁通阀是否打开,进气阀总在最小开度上以维持最小节流量.恒压控制可提供恒定的排气压力.而流量可在0100%设计流量间变化.固有压力曲线流量图1英格索兰离心式空气压缩机性能控制曲线最小负荷控制设定点是从调节进气阀转换为调节旁通阀的运行点,转换的原因是防止压缩机喘振.因为旁通阀将多余空气排到大气.当最小负荷控制设定点到达时,压缩机继续保持送出一恒定量的空气,此空气部分排到用气系统,其余全部放空.用气系统仅接收一小部分,但压缩机功率保持恒定.表2表示七个流量需要状态,每个需求量里有压缩机输出,阀位,排气压力和功率.每个值均为百分.50.锡业科技第4卷第4期从表2可以看出,一旦系统需求量低于75%,压缩机将用80%的能源生产75%的压缩空气量,如果系统需求量低于25%,仍然需要80%的能源,这就是为什么不到最后一刻不要打开旁通阀的原因,因此最小负荷控制设定点是节能的关键.喘振控制:喘振是当压缩机所压缩的空气量不足以维持所产生的压力时空气的倒流现象.这种情况如果很严重且总在喘振,会导致压缩机的严重损坏.因此控制喘振和防止喘振就很必要了.防止喘振是在达到喘振之前将旁通阀打开,旁通阀打开的这个点就是最小负荷控制设定点,通过放出一部分空气到大气使压缩机系统得到它需要的空气量.压缩机避免喘振且仍然能压缩一个恒定的空气量.2.3用气系统需求迅速改变导致压缩机易喘振用气系统需求在一个大范围内迅速改变时,压缩机来不及改变旁通阀的开度以防止喘振.压缩机处于最小负荷状态,工作点靠近喘振线,运行中用气系统需求在一个大范围内迅速改变,压缩机易出现喘振现象.3澳斯麦特炉英格索兰离心式空气压缩机实际运行情况由于澳斯麦特炉实际作业用风量大大低于设计量,使得澳斯麦特炉英格索兰离心式空气压缩机出现较大富余风量,致使大量富余风排空,造成能源浪费和噪声污染.实际生产中套筒风和喷枪风两台英格索兰离心式空气压缩机均处于最小载荷状态运行,工作点靠近喘振线,如澳斯麦特炉发生ESD(紧急停车)时,喷枪迅速提出炉子(风阀关闭),用气系统需求在一个大范围内迅速改变时,易引起压缩机喘振.澳斯麦特炉试车及试生产期间,由于受辅助设备的故障影响,每班要发生几次ESD,造成xFLO45H型(套筒风)及C250MX2LP型(喷枪风)压缩机发生喘振(平均每天两次以上).实际运行参数见表3.表3英格索兰离心式空气压缩机实际运行参数4烟化炉利用澳斯麦特炉富余风依据4.1英格索兰离心式空气压缩机设计能力澳斯麦特炉实际作业用风量大大低于设计量,套筒风和喷枪风两台压缩机能力富余(且喷枪风压从206kPa降为180kPa).压缩机设计能力见表4,澳斯麦特炉实际用风量见表5.堡旦一烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗王立平4.2烟化炉用风要求烟化炉用风由4om3及100m.空压站供风,其供风设备均为活塞式空气压缩机.设备能力见表6.1一3烟化炉同时开炉生产(最大用风量),空压站运行8ONm3/min空压机一台,100Nm3/min空压机二台(二级压缩改为一级压缩),供风压力约为120140kPa(烟化炉入口处实为80100kPa左右),总用风量约20000Nm3/h左右,空压机总功率1380kW.l3三座烟化炉用风量见表7.表4英格索兰离心式空气压缩机设计参数表6空压站设备能力表7烟化炉用风量5烟化炉利用澳斯麦特炉富余风产生的结果5.1压缩空气使用建议空压站活塞式空气压缩机设备旧,能耗高,可靠性差,故障多,使用维护费较高,压缩空气品质差(含油高)而且不稳定有脉动;澳斯麦特炉英格索兰离心式空气压缩机设备新,能耗低,可靠性高,故障少,自动化程度高,使用维护费较低,压缩空气品质好(无油)而且稳定无脉动;设备后者较前者先进.目前澳斯麦特炉xFL045H型(套筒风)及C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机均处于最小载荷运行,工作点靠近喘振线,运行中易出现喘振现象,不利于设备稳定运行.为防止压缩机出现喘振,经压缩后的高品质压缩空气部分从傍通阀排空,造成能源浪费及噪声污染.因此建议提高XFLO45H锡业科技第4卷第4期型(套筒风)及C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机运行载荷,压缩空气分一部分供给烟化炉使用(停用空压站活塞式空气压缩机),使英格索兰离心式空气压缩机满载荷运行,工作点即可远离喘振线,有利于设备高效稳定运行,节约能源及降低噪声污染.具体措施如下.方案工:(1)澳斯麦特炉C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机(32372Nm3/h220kPa)风量一部分经压力调节阀减压至80kPa供给套筒风,即喷枪风,套筒风均由C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机供给.(2)澳斯麦特炉XFLO45H型(套筒风)英格索兰离心式空气压缩机(17560Nm3/h90kPa)专供烟化炉使用,停开空压站80Nm3/min及lOONm3/min空压机.方案:(1)澳斯麦特炉C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机(32372Nm3/h220kPa)风量一部分经压力调节阀减压至100kPa供给烟化炉使用,即喷枪风,烟化炉均由C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机供给,停开空压站80Nm3/min及100Nm3/min空压机.(2)澳斯麦特炉XFLO45H型(套筒风)英格索兰离心式空气压缩机仍然供给套筒风.5.2方案选择烟化炉利用澳斯麦特炉富余风试生产方案工和方案各有利弊.方案工烟化炉和澳斯麦特炉用风互不产生影响,车间管理方便,但烟化炉风压调节范围小,最大90kPa,不能满足烟化炉风压要求(80100kPa).方案烟化炉和澳斯麦特炉用风会相互产生一定的影响,车间管理不方便,但烟化炉风压调节范围大,最大220kPa,完全能满足烟化炉风压要求.权衡利弊后,选用方案进行烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产.烟化炉和澳斯麦特炉压缩空气管网改造见图2.100m空压站I8200Nnih2+2500PaJ流量调节阀DN300压力调节阀DN150iDN40040m空压站f4800Nl200PaDN3001/mDN300j眦炉././.DN300DN150N丝三:/r1,I:,:l/,-L,变径管19/防旦/压逦堇圃50闸96DN150DN1502:竺!烟化炉45005030N45005oI80lOOkPa80100kfDN40O奥斯麦特炉DN500图2烟化炉引用澳炉喷枪富余风试生产风管系统图5.3烟化炉利用澳斯麦特炉富余风试生产结果烟化炉和澳斯麦特炉压缩空气管网经改造联通32373Nmth320Ua后,澳斯麦特炉喷枪风英格索兰离心式空气压缩机风量一部分经调节阀减压至lOOkPa供给烟化炉使2003年11月烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗王立平.53.用,实现了烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产,并满足了生产工艺要求.烟化炉空压站停开两台m0Nm3/rain活塞式空气压缩机,澳斯麦特炉C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机运行工况得到了良好改善,放空噪声消除,生产达到了节能降耗的目的.澳斯麦特炉C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机富余风供给烟化炉使用后,其运行参数见表8.表8喷枪风压缩机富余风供烟化炉使用后运行参数6效果,存在问题和今后努力方向6.1节能降耗效果烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗取得了成功,烟化炉空压站停开两台100Nm0/min活塞式空气压缩机(550kw2),生产每年节约用电及直接经济效益如下:P=KPsP一有功功率一需要系数(空压机为0.75)Ps一设备功率Pi=0.75(550kW2)24h300d=19800kW?h/d300d=5940000kW?h/a年效益=0.34元/kW?h5940000kW?h/a=2019600元/a电价_o.34元/kW?h6.2存在的问题烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产节能降耗虽然取得了成功,但也存在问题,需要进一步解决,才能保证生产及设备的正常,如:(1)英格索兰离心式空气压缩机满载荷运行时(最大风量),如澳斯麦特炉发生ESD(紧急停车),喷枪迅速提出炉子(风阀关闭),用气系统需求在一个大范围内迅速改变,风量几秒内突减1600019000Nm3/h,系统压力升高至260kPa,可引起C250MX2LP型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机喘振跳脱(与压缩机振动比过去升高有关),发生烟化炉供风中断死炉.(2)c25oMx2型(喷枪风)英格索兰离心式空气压缩机同时供澳斯麦特炉及三座烟化炉生产(二座烟化炉风量足够),风量还差30004000Nm3/h.几座烟化炉同时由一台空压机供风,设备故障供风中断时,受影响的炉子较多.(3)澳斯麦特炉XFLO45H型(套筒风)英格索兰离心式空气压缩机仍处于最小载荷状态运行.6.3今后努力方向3烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产已经一年,效果显着(节电约300万kW?h,效益约100万元).今后将继续努力研究解决烟化炉引用澳斯麦特炉富余风试生产存在的问题,保证生产及设备的正常运行,使得利用澳斯麦特炉富余风效果更加显着.如:澳斯麦特炉用气系统安装安全阀排气,可避免用气系统需求迅速改变压缩机易喘振问题;探索喷枪风风压降低至150kPa,既满足生产工艺要求又可增加压缩机风量;烟化炉及澳斯麦特炉供风操作协调好,按要求进行