除尘风机节能改造方案.docx

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第一部分项目综述

一、本次拟改对象简介

通过我公司工程师对炼铁分厂原料场除尘风机的细致勘察和科学分析，调查工况如下：

原料场除尘风机

电机铭牌参数

电机型号

YKK630-6

额定功率

1250KW

额定电压

10KV

额定电流

87.2A

功率因数

0.87

额定转速

992r/min

风机铭牌参数

额定风量

495000m3/h

额定转速

980r/min

额定功率

1250KW

型号

XY4J-DY2100E

运行工况

风门开度

40%~100%

实际功率因素

0.8

运行电流

70A

年运行时间

6000h

原料场除尘系统采用布袋除尘方式，风机动力由一台1250kw的电机提供，采用风门调节来控制系统风量，主要是针对翻斗机来料和返矿经皮带机输送至料场，再将料从料场经堆取料机提取，经混料机混匀后供给烧结的过程中产生的扬尘进行处理。

期间主要扬尘来自于各皮带转换时，卸料产生。

系统将扬尘经除尘点进行收集后，进行集中除尘处理。

系统除尘管道共包含各类阀门39个，以下为阀门相关情况：

阀门型号

阀门规格

阀门数量

D943P-2.5

DN400

7个

D943P-2.5

DN450

11个

D943P-2.5

DN350

6个

D943P-2.5

DN250

7个

D943P-2.5

DN200

8个

二、本项目实施的必要性

原料场除尘风机采用调节阀的方式调节系统参数，这种调节方式是最原始的调节方法，仅仅是改变通道的流通阻力，其开合度大小不与流量成比例，从而驱动源的输出功率并没有改变，浪费了大量电能，而且调节阀调节人工操作控制精度差、无法实现自动化控制，容易误操作，且设备使用效率不高，不能充分满足工艺要求。

经我司技术人员根据风机工况进行多次检测，如采用适配风机加变频调速，年节能量在42万Kwh。

原料场除尘系统覆盖范围广，除尘点多且位置分散，除尘管道比较长且弯道多，导致风阻、风损增大，进而降低了除尘风量和风压，导致除尘效果差，达不到环保要求。

由于大功率电机的起停和非线性负载的使用，供电线路中电压、电流谐波含量大；电力污染较严重；电压、电流波形失真；设备及短网损耗大、输送效率降低。

电力系统低劣的电力品质，易造成输电线路及电机等设备温升增高，噪音增大，损耗增加，设备故障率上升，严重时可引起开关保护跳闸和其它停车事故，增加企业生产成本，造成设备维修成本升高、生产不稳定等危害。

因此企业有必要采取有效措施减少能源的浪费，提高除尘系统能源利用率，提升系统除尘效果。

第二部分技术方案

一、技术方案设计的原则与思路

1、设计原则：

兼顾人、环境、资源与效益的整体平衡

a．总体布局，分步实施；

b．对企业生产影响最小；

c．技术成熟度大；

d．节能效益可以准确计量验证；

2、设计思路：

3EM能效管理架构

通过实践我们注意到，能源的利用效率最大化，主要源于三个层面：

1、负荷侧终端

设备的效率

针对电机节能：

采用高压变频技术，根据负荷需要，改变输入电机的电压和频率，精准调节电机转速降低电耗，达到节能目的。

节电率为8%~15%。

案例：

炼铁分厂四台高压除尘风机电机节能

2、分配与传输系统及能源品质优化

阀门控制调整：

根据扬尘量大小，通过相应的除尘风道阀门开度来联控调频。

节电率为2%~5%。

电能品质优化：

针对变频器在使用过程中，对电能质量产生的影响，应做针对性处置。

以消除谐波，抑制浪涌产生，减少无功输入。

案例：

炼铁分厂出铁场、矿焦槽、整粒风道阀门联动控制。

3、人/组织

管理的效率

局域能源管理中心：

实现变频器、阀门、电机智能联动，自动进行负荷跟随，在线监测能源即时效率。

节电率为3%~5%。

远程诊断控制：

在局域管理中心基础上，采用ICT智能联网技术，纳入金百大拟建的远程管理系统，对系统实行预见性管理。

同时辅以规范的操作章程，公正的考核制度降低人工操作造成的能源浪费。

案例：

炼铁分厂出铁场、矿焦槽、整粒、自动化控制系统；出铁场、矿焦槽中控室实时在线监控

本次改造拟对原料场除尘风机进行变频改造，根据负荷需要，改变输入电机的电压和频率，精准调节电机转速降低电耗。

对除尘系统管道阀门进行自动化改造，将手动阀门改为电动阀门，并与除尘系统进行联锁控制，组成“除尘—变频—阀门”为一体的控制系统，既降低了人工管理成本，又使系统更加稳定高效，同时还能提升除尘系统效率和除尘效果，达到节能的目的。

二、高压风机技术方案

根据现场设备运行情况，本项目高压风机设备选用变频调速技术进行节能改造，采用一拖一自动旁路方式。

带隔离的一拖一自动旁路柜主电路系统

基本原理：

它是由3个高压真空接触器KM1~KM3和2个高压隔离开关QS1和QS2组成（见左图）。

要求KM1、KM2不能和KM3同时闭合，在电气上实现互锁。

变频运行时，KM1和KM2闭合，KM3断开；工频运行时，KM3闭合，KM1和KM2断开。

QF高压断路器、M风机电动机为现场设备。

优点：

在调速系统出现严重故障时，负载能够自动转入工频电网中，切开变频，负载即可工频运行，无任何影响；另外可以在旁路运行的情况下断开QS1和QS2检修变频调速系统。

变频调速系统采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。

变频调速系统具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、DV/DT及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，不需要更换电机。

三、阀门联控技术方案

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。

用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门。

本次改造方法是控制阀门开度，通过设定程序，调节阀门开度来控制风量的大小。

在降低总风量的同时，通过对无关部位阀门的关闭，并不降低需要除尘部位的风量、压力，来实现进一步节能。

如不控制阀门开度始终开到最大，在降低电机运行频率后，风机总风量会降低，各除尘点风量、风压会随之减小，因而达不到除尘要求，节能也无从谈起。

因此改造拟将原设计为手动的除尘管道阀门（即文中所提及的39个阀门），改造为电动阀门，并增加控制箱，接入原料场除尘系统，与除尘风机高压变频器形成联控。

改变原有的阀门开度重新设定阀门开度值既：

输送返料、粉料等易产生扬尘的原料时段变频调速为高速，同时相应除尘点阀门开至100%，其余没有扬尘的除尘点阀门则全部关闭，在保证节能的同时，进一步提高除尘效果；输送扬尘量小的原料时段变频调速为低速，仅开启料斗卸料部位除尘点阀门，其余阀门则全部关闭。

第三部分项目效益分析

一、直接效益

1、除尘风机年运行时间计算

根据原料场操作工介绍，当天气为雨天时，除尘风机基本处于停止状态，其余时间均运行。

参考气象部门统计，衡阳地区年均下雨天数为100天左右，据此初步估计运行时间为6000小时/年。

2、节电量计算

1）工频状态下的耗电量计算：

Pd：

电动机功率；Cd：

年耗电量值；U：

电动机输入电压；I：

电动机输入电流；cosφ：

功率因子；T：

年运行时间；δ：

负荷运行时间百分比。

电机耗电功率计算公式：

Pd=×U×I×cosφ　…①

累计年耗电量公式：

Cd=T×∑（Pd×δ）　…②

根据计算公式①②，通过计算可得出工频情况下各负载的耗电量如下：

项目

设备名称

设备工频运行功率

Pd（kW）

设备工频的年耗电量

Cd（kW·h）

设备工频的年耗电费

（元）

原料场除尘风机

969

5814000

3372120

2）变频状态下的年耗电量计算

对于风机负载，变频状态下的计算如下：

P＇：

风机实际轴功率；P0：

风机额定轴功率；Cb：

年耗电量值；

＇：

风机实际流量；0：

风机额定流量；H＇：

风机出、入口压力差；

H0：

风机额定风压；T：

年运行时间；δ：

单负荷运行时间百分比

计算公式：

…③

网侧消耗功率：

…④

累计年耗电量公式：

Cb=T×∑（Pb×δ）　…⑤

电动机效率与电动机负荷率β之间的关系如图一所示。

变频器效率与系统负荷率β之间的关系如图二所示。

查图得出：

项目

设备名称

电动机效率

变频器效率

风机

0.85

0.95

则网侧消耗功率：

…⑦

累计年耗电量公式：

Cb=T×∑（Pb×δ）…⑧

根据计算公式③④⑤⑥⑦⑧，通过计算可得出变频情况下各负载的耗电量如下：

项目

设备名称

设备变频后运行功率

Pd（kW）

设备变频的年耗电量

Cd（kW·h）

设备变频的年耗电费

（元）

原料场除尘风机

884.7

5308200

3078756

3）节能计算

1、负荷终端设备节能：

年节电量：

ΔC=Cd－Cb…⑨

节电率=（ΔC/Cd）×100%…⑩

变频改造后，根据公式⑨⑩，可计算出各负载上变频后与工频相比每年的节电情况如下：

项目

设备名称

年节电量

（kW·h）

年节电费

（元）

节电率

（％）

原料场除尘风机

505800

293364

8.7%

2、分配与传输系统节能

增加阀门联控系统后，除尘系统传输及分配得到更好的优化，综合衡钢矿焦槽、机尾配料等案例的分析，阀门联控将达到3%~5%，按最小值计算：

项目

设备名称

年节电量

（kW·h）

年节电费

（元）

节电率

（％）

阀门联控系统

174420

101163.6

3%

3、局域管理中心节能

改造后将实现变频器、阀门、电机智能联动，自动进行负荷跟随，在线监测能源即时效率。

再辅以规范的操作章程，公正的考核制度降低人工操作造成的能源浪费。

结合衡钢出铁场、矿焦槽等案例的分析，管理中心节能将达到2%~5%，按最小值2%计算：

项目

名称

年节电量

（kW·h）

年节电费

（元）

节电率

（％）

区域管理中心

116280

67442.4

2%

结合三个部分，改造总节电量为：

505800+174420+116280=796500（kW·h）；

改造总节电费为：

293364+101163.6+67442.4=461970（元）（电费按0.58元/kW·h）；

改造总节电率为：

8.7%+3%+2%=13.7%。

二、间接效益

1）改善了工艺；

2）降低了工作强度；

3）系统将实现电机软启动；

4）降低阀门损失；

5）减少设备的故障率；

6）延长设备的使用寿命；

7）降低设备的维修成本和噪声污染；

8）消除谐波，优化电能品质。

三、社会效益

3.1年节约标煤220余吨；

3.2年减排二氧化碳664余吨，二氧化硫19余吨，氮氧化合物10余吨；

3.3换算表见下表：

您每节约

1kwh

电

就相应节约了

0.33千克

标准煤

4升

净水

同时减少污染排放

0.272千克

碳粉尘

0.997千克

二氧化碳

0.03千克

二氧化硫

0.015千克

氮氧化物