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高压变频器在煤气鼓风机上的应用
一、概述
  山东铁雄新沙能源有限公司焦化厂的主要工艺是以原煤为原料炼制焦碳,主产品有焦碳;副产品主要有焦油、焦炉煤气、苯、氨、奈。主要设备有焦炉、初冷塔、鼓风机、机捕焦油器、电捕焦油器、终冷塔、洗氨塔、软水塔、洗苯塔、柴油洗萘塔、脱硫箱;主要消耗能源有洗精煤、电、蒸汽和水(浊环水)等。我司对其2#10KV/1400KW煤气加压风机电机进行节能改造,具体情况介绍如下。
二、现场运行情况
  山东铁雄新沙能源有限公司焦化厂煤气10KV/1400KW加压风机原设备在系统设计中以最大的负荷量进行配置,而实际生产中很少达到满负荷运行,流量控制采用液力藕合器调速和电动阀门调节,在生产中液偶开度范围在19~34%,百分之三十以上的功率消耗在液力偶合器上。


图为采用液力偶合器调速控制煤气鼓风机


三、变频改造方案
  1、根据现场的实际情况,对机组风机系统的全面分析,本着“保证系统安全可靠,结构合理,操作简单,改动量小”的原则。原系统风机为一用一备,确保风机系统正常工作,图为高压一次侧提供一对一工/变频手动切换的旁路系统。系统一次主回路见下图。


  2、高压变频节电柜安装在原高压配电室。原高压起动柜的输出电缆通过旁路柜接入高压变频节电柜的变压器的一次侧,变频器的输出与旁路柜的输出连接至电机。二次回路的压力控制信号及数据由控制电缆传送到原控制室计算机端,可以实行本地与远程高低速切换控制。
  3、在旁路柜中,共有2个高压隔离开关,为了确保不向节电装置输出端反送电,QS2与QS3采用一个双投隔离开关,实现自然机械互锁。当QS1、QS2闭合,QS3断开时,电机运行在节电状态;当QS1、QS2断开,QS3闭合时,电机工频运行,此时节电装置从高压中隔离出来,便于检修、维护和调试。旁路柜必须与上级高压断路器DL连锁,旁路柜隔离开关未合到位时,不允许DL合闸,DL合闸时,绝对不允许操作隔离开关,以防止出现拉弧现象,确保操作人员和设备的安全。
  4、系统中采用了水电阻软起动装置,以确保电机工频旁路运行时的启动性能,实现工频旁路启动时对电机及电网的保护。
  5、拆除液力偶合调速装置,电机向风机侧移位,由于液偶器的安装基础比电机基础高,需要现场制作电机安装基础,电机与风机侧的变速器之间直接采用膜片联轴器,以保证电机与鼓风机的稳定性。目前运行图如下:


电机移位后示意图如下:


  6、由于现场是易燃易爆场所,对焊接工序带来困难,受现场环境的限制。要按照一级防火标准实施办法,实时监测可燃气体的浓度,在明火区域把空气中的可燃物降低至安全范围内,通过加大空气流通等措施。
四、节电效果分析
1、改造前能源使用情况
  为便于核定本项目改造前后能耗指标,用能单位与节能服务公司约定:改造前(2012年3月30日~5月13日)对1#煤气风机进行工频运行状态下的测试,双方定期共同对1#煤气风机配备的电度表进行抄表记录,通过实测,确定了煤气风机在工频状态下平均运行功率,以此作为本项目基准能耗指标。
日期抄表时间电表读数累计运行时间
3月30日16:004.30
5月13日16:00391.51056
合计 387.21056
  电表倍率为1:3000,则改造前(2012年3月30日~5月13日),1#煤气风机在工频运行状态下的用电量为1161600千瓦时。
  根据用能单位的日常运行报表,同时间段内,用能单位共生产3520孔焦炭,单孔为28吨,则产量为98560吨。则改造前单位产品耗电量为:
  1161600KWh÷98560t=11.79KWh/t
则项目改造前能源使用情况:
 改造前单位产品耗电量年焦炭产量年耗电量
基准能耗11.79KWh/t630265t743.1万KWh
2、改造后能源使用情况
  改造后,2#煤气风机实现变频运行,用能单位与节能服务公司一起,定期对2#煤气风机配备的电度表进行抄表记录,通过实测,确定了煤气风机在变频状态下平均运行功率,以此作为本项目改造后能耗指标。
  改造后数据如下表:
日期抄表时间电表读数累计运行时间
5月30日16:00120.1553
9月1日16:00421.22247
合计 301.11694
  本电表倍率为1:3000,则改造后(2012年5月30日~9月1日),2#煤气风机在变频运行状态下的用电量为903300千瓦时。
  根据用能单位的日常运行报表,同时间段内,用能单位共生产5940孔焦炭,单孔为28吨,则产量为166320吨。则改造后单位产品耗电量:
  903300KWh÷166320t=5.43KWh/t
 运行时间(h)耗电量(KWh)焦炭产量(t)单位产品耗电量(KWh/t)
改造前105611616009856011.79
改造后16949033001663205.43

3、节电效益
  项目年节能量为:
  △E=(1161600kWh÷98560t-903300 kWh÷161224t)×(166320t÷95天×360天)=(11.79-5.43)×630265=400.8万KWh
  折合标煤:1403tce
  按照合同约定电价0.7元/KWh计算,年节电费用为400.8×0.7=280.56万元
五、 结束语
  该设备自投运以来,设备运行安全稳定,操作维护简单,节能效果显著。由于改变调速方式,优化了生产工艺,减少了维修费用,延长了设备使用寿命。

 

 
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