興永焦化技術方案

2022-06-23 08:51:02 字數 3432 閱讀 6988

低壓變頻器節能改造可行

性技術方

案專案名稱: 低壓變頻器節能改造

時間:神木縣興永蘭炭有限責任公司由2023年永興辦事處12家小型蘭炭企業整合而成。公司位於神木縣神木鎮永興辦事處前店工業園區。公司註冊資本6000萬人民幣,總投資1.

3億,占地303畝。年產蘭炭60萬噸、煤焦油6萬噸、粉煤11萬噸、乾餾爐煤氣6億nm、年消耗原煤110萬噸。

節能分析主要根據下列原則進行

我國現行的某些設計規程規定風機風量裕度為5%~10%,風壓裕度為10%~15%。設計人員考慮到長期執行過程中可能發生的各種問題,通常總是把系統的最大風量和風壓富裕量作為選擇風機型號的設計值。但風機的型號和系列是有限的,往往在選用不到合適的風機型號時,只好往大機號上靠。

這樣,風機的風量和風壓富裕度達20%~30%是比較常見的。

不僅轉動機械在設計時留有相當大的餘量,其配用電動機也都留有很大的餘量,如某行業轉動機械配用電機的導則如下:

電動機容量選擇

電動機的容量按機械所需軸功率選擇,可按下式計算:

pe≧k ki kh pz

其中 pe—電動機的額定功率(kw)

k —機械的儲備係數 ,見表1.2.1

ki —溫度修正係數,見表1.2.2

kh —海拔修正係數,當電動機用於海拔1000m以上時,如使用地點的溫度隨海拔增高而遞減,並滿足下式時,容量不作修正,若不滿足下式要求,則每超過1℃電動機降容1%:

(h-1000)δθ/100-(40-θ)< 0

式中 h—使用地點海拔高度(m)

δθ—海拔高度每公升高100m電動機溫公升的遞增值,其職位電動機額定溫公升的1%(℃)。

θ—使用地點的最高環境溫度。

pz—機械需要軸功率(kw)

表1.2.1 機械的儲備係數

表1.2.2 溫度修正係數

擬合函式kt = -1e-06t - 0.0001t + 0.0055t + 1.0598

風機和水幫浦和電機的選型誤差和變負荷風機和水幫浦的執行工況點的變動使執行工況點與設計高效點相偏離,對此,一般情況下,採用風機擋板和幫浦出口門調節的風機和水幫浦的工作點,從而使風機和水幫浦的執行效率大幅度下降。對於採用風門擋板調節風量的風機和出口門調節流量或壓頭的水幫浦這是乙個固有的不可避免的問題。這種機械的用電量中,很大一部分是因風機和水幫浦的型號與管網系統的引數不匹配及調節方式不當而被調節機構消耗掉的。

因此,改進離心風機的調節方式是提高風機效率,降低風機耗電量的最有效途徑。

風機和水幫浦基本上都採用定速驅動。這種定速驅動的風機和水幫浦,如果需要調節服務點的壓力或流量,只好採用流到上的閥門,對於幫浦採用出口閥,風機則採用入口風門調節流量,都存在嚴重的節流損耗。尤其在機組變負荷執行時,由於風機和水幫浦的執行偏離高效點,使執行效率降低。

調查表明:我國發電企業50mw以上機組鍋爐風機執行效率低於70%的佔一半以上,低於50%的佔1/5左右。由於目前普遍的機組負荷偏低,風機的效率就更低,有的甚至不到30%,結果是白白地浪費掉大量的電能。

離心式風機在變速調節的過程中,如果不考慮管道系統阻力r的影響,且風壓h隨流量q成平方規律變化,則風機的效率可在一定的範圍內保持最高效率不變(只有在負荷率低於80%時才略有下降)。圖3給出了某風機採用風門擋板調節和變速調節方式時,風機的效率-流量曲線。

由圖3可知:在風機的風量由100%下降到50%時,變速調節與風門擋板調節方式相比,風機的效率平均高出30%以上。因而,從節能的觀點來看,變速調節方式為最佳調節方式。

另外,採用定速驅動時,風機靠風門擋板,水幫浦則靠閥門開度來調節流量,除產生大量的節流損耗外,反應速度慢,甚至可導致靠它作為調節手段的自動調節裝置無法投入,影響整個工業過程的總體協調控制無法投入。採用調速驅動後,過程的可控性提高了,響應速度加快,控制精度也提高了。從而進一步節約能源。

同時,採用變速調節以後,可以有效地減輕機械葉輪和軸承的磨損,延長裝置使用壽命,降低雜訊,大大改善起動效能。工藝條件的改善也能夠產生巨大的經濟效益。

圖3 風機採用風門擋板調節和變速調節方式時,風機的效率-流量曲線。

圖4給出了離心式風機不同負荷下不同調節方式的軸功率(以相對額定軸功率的百分比給出),圖中最下一條曲線為理想的軸功率曲線。從圖中可見各種調節方法能耗區別之大。

圖4離心式風機不同負荷下不同調節方式的軸功率

在設計與執行上都存在節能空間的裝置,由於大功率電機不允許頻繁啟動,冷卻用裝置不隨環境溫度變化調整,造成大量能源浪費。這其中有工藝流程設計的粗放式原因,也有生產過程精細化管理上的不到位。通過節能技術改造,可以在技術上實現適應性調整,達到節能的目的。

低壓變頻器改造節電率和選型

3.2低壓(380v)變頻器的選型和節電率台

專案中以ah=24×300=7200小時(除去維修停產時間)計算。

節約電量p=(8.86*12+4.8*4+3.2*4+4.65*4+3.2*8)*7200=1314144kwh

電價為0.7元,一年節約電費約為:

1314144*0.7=919900元

表1. 離心式風機風門開度與風量、風壓和節電率的關係:

現場資料

節能分析

煤氣風機長期在額定轉速下執行,根據目前執行現狀,用執行電流可求出各低壓電動機在現有執行方式下的功率,根據上表實際測量的資料,可以算出各電機實際消耗的有功功率:

煤氣風機p1 = 1.732 i2 u2 cosφ×0.9= 1.732×0.38×140×0.89×0.9=73.8(kw)

0.9此值為功率因素下降係數,如果實際電流越接近額定電流,此值越接近1,如果越小於額定電流,此值越小,基本為0.8-0.95間。

安裝變頻器後,我們將風門開度調整為100%.風機原先調節方式為通過調節入口風門開度的方式,現改為調節風機的電機執行頻率,改變電機的速度來達到調節的目的。

根據流量、壓力、軸功率與其轉速的關係

用文字表述為:流量與轉速成正比、壓力與轉速的平方成正比、軸功率與轉速的立方成正比。q2/q1 = n2/n1

h2/h1 = (n2/n1)2

p2/p1= (n2/n1)3

節電率計算:

煤氣風機現有執行出口流量為6840m3/h,根據離心式風機特性,以此作為節能分析標準。

安裝變頻器後

根據流體學原理p2 = p1×(n2 /n1)3可以求出低速下的實際消耗的有功功率:

煤氣風機p2 = pe ×(n2 /n1)3 = pe ×(q2 /q1)3 = 90×(6840/17670)3 =90×0.393=5.3kw

變頻時合計消耗電能:

煤氣風機p3=p2 /λ1/λ2= 5.3/96%/90% =6.2(kw)

λ1為變頻效率;λ2為傳動效率

理論節電率:

煤氣風機η理論=( p1-p3 )/ p1=(73.8-6.2)/73.8=91.6%(此資料是按照實際風量和額定風量比值計算,根據經驗,不會有這麼高的節電率)

備註:這是按照閥門開度為76.5%計算出的節電率

由給出的風門開度為76.5,其對應的實際風量約為額定風量的90%即17670 m3/h×90%=15903 m3/h,其對應的節電量應該為12%

節能分析

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