關(guān)鍵詞：錳合金 高爐 高壓變頻器 無(wú)級(jí)調(diào)速
錳，是鋼鐵，特別是特種合金鋼的一種重要添加元素，用來(lái)調(diào)節(jié)普通鋼和合金鋼的脆性及硬度。其次它也是制作其他化工如高錳酸鉀或農(nóng)業(yè)產(chǎn)品如錳肥的重要原料。
目前國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)仍采用高爐冶煉及布袋或電除塵方式。其過(guò)程中使用的高爐鼓風(fēng)機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵功率較大，電耗占比高。為優(yōu)化工藝環(huán)節(jié)和最大限度的節(jié)能降耗，已迅速成為高壓變頻器的用武之地，從而為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)收益。
錳礦石、焦粒、輔料經(jīng)過(guò)破碎到生產(chǎn)指定的粒度大小且干燥后進(jìn)入配料系統(tǒng)，經(jīng)工藝人員計(jì)算配比告知車(chē)間中控操作人員后經(jīng)配料系統(tǒng)合理入爐，進(jìn)行冶煉，按規(guī)定電量進(jìn)行出鐵（有渣）。產(chǎn)生的渣進(jìn)行水淬，產(chǎn)生的水淬渣存放于水淬渣臨時(shí)存放區(qū)后外售到水泥廠，出鐵產(chǎn)生的液態(tài)硅錳合金進(jìn)行澆鑄（池鑄），待合金池達(dá)到指定高度后使用鏟車(chē)鏟到成品庫(kù)經(jīng)砸鐵工人進(jìn)行精整、破碎、裝袋進(jìn)行外銷(xiāo)。生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)除塵系統(tǒng)（布袋除塵）進(jìn)行有毒有害氣體的二次利用（氣柜）。除塵系統(tǒng)所產(chǎn)生的除塵灰經(jīng)收集進(jìn)入供料機(jī)壓密后制球，按配料要求計(jì)算配比合理入爐。主要工藝見(jiàn)下圖：
高爐冶煉過(guò)程是在爐料和爐氣的反向運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)。爐料均勻而有節(jié)奏地下降，反應(yīng)產(chǎn)生的煤氣合理分布上升從爐頂泄出是高爐順行的首要要求。焦炭在風(fēng)口燃燒，焦炭被爐料中的氧氧化，在爐料下降過(guò)程中小塊料填充于大塊料之間，爐料逐漸熔化使體積縮小，定期從爐缸排放爐渣與合金等都會(huì)在爐內(nèi)形成自由空間。爐料由于自重克服爐料與爐壁、爐料間的摩擦力和煤氣上升的浮力而下降。錳鐵高爐爐缸溫度比生鐵高爐高，爐料軟熔帶相對(duì)上移，氣體通道切面相對(duì)變小，氣流速度變大，阻力損失增加，對(duì)高爐的順行影響甚大。煤氣流的合理分布對(duì)高爐冶煉錳鐵十分重要。所以高爐鼓風(fēng)機(jī)是整個(gè)煉錳工藝中的最關(guān)鍵設(shè)備。
錳礦高爐冶煉過(guò)程中對(duì)爐膛溫度控制及氣流流態(tài)控制要求較高，直接影響出料的質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)電機(jī)負(fù)載及配套的高壓變頻器參數(shù)如下表：
|
負(fù)載信息 |
|||
|
電機(jī)型號(hào) |
異步電機(jī) |
電機(jī)廠家 |
西安泰富西瑪電機(jī) |
|
額定功率 |
1400KW |
額定電流 |
100A |
|
額定轉(zhuǎn)速 |
743r/min |
功率因數(shù) |
0.88 |
|
額定電壓 |
10KV |
負(fù)載類(lèi)型 |
高爐鼓風(fēng)機(jī) |
|
所屬行業(yè) |
冶金 |
||
|
變頻器信息 |
|||
|
變頻器型號(hào) |
GD5000-A1700-10-L |
額定功率 |
1400KW |
|
額定電壓 |
10KV |
額定電流 |
100A |
|
拖動(dòng)方式 |
一拖一手動(dòng) |
||
現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)端子控制直接接入中控DCS系統(tǒng)，系統(tǒng)原理如下圖所示：
現(xiàn)場(chǎng)照片：
英威騰GD5000系列矢量型高性能變頻器采用電壓源型單元串聯(lián)多電平高-高解決方案，直接10kV輸入、10kV輸出，接線簡(jiǎn)單、控制靈活。控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA+ARM三核技術(shù)，內(nèi)部自帶單元旁路功能，單元故障時(shí)可選擇自動(dòng)/手動(dòng)同級(jí)旁路，同時(shí)支持中性點(diǎn)漂移技術(shù)。利用高壓變頻器無(wú)級(jí)調(diào)速功能與DCS的自動(dòng)協(xié)調(diào)控制高爐冶煉系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：
* 利用感溫探頭的溫度檢測(cè)及4～20mA模擬量輸出功能，PLC自動(dòng)判斷其爐子內(nèi)高效燃燒時(shí)所需的負(fù)壓，溫度過(guò)高時(shí)，自動(dòng)降低變頻器輸出頻率，使風(fēng)機(jī)在較低轉(zhuǎn)速運(yùn)行；溫度較低時(shí)，通過(guò)模擬量信號(hào)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)變頻器在較高轉(zhuǎn)速運(yùn)行；
* 高爐鼓風(fēng)機(jī)為24H連續(xù)工作模式，對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)可靠性要求高。變頻器自帶單元旁路功能及中性點(diǎn)便宜技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)單元旁路后系統(tǒng)降額8%繼續(xù)運(yùn)行，還可通過(guò)工頻旁路模式繼續(xù)保留現(xiàn)場(chǎng)原有水阻柜軟起模式。
* 風(fēng)機(jī)為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷變化情況，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，其耗電越低，從而在滿足生產(chǎn)工藝的條件下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗；
* GD5000系列變頻器具有優(yōu)良的抗電網(wǎng)電壓波動(dòng)性能。網(wǎng)側(cè)電壓在+10%～-15%之間波動(dòng)時(shí)可做到滿載輸出。同時(shí)具有AVR功能，能夠根據(jù)母線電壓的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整輸出電壓。網(wǎng)側(cè)電壓在短時(shí)間小于85%～65%額定值或大于110%～120%額定值時(shí)，高壓變頻器降額運(yùn)行不停機(jī)，可保證除塵風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，不至于影響生產(chǎn)和對(duì)環(huán)境造成污染；
* 作為工藝循環(huán)中的關(guān)鍵負(fù)載，GD5000系列變頻器具有功率單元工作情況（溫度、直流母線電壓、電流等）的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，及時(shí)提供故障預(yù)判，保證設(shè)備可靠運(yùn)行；
* 高壓變頻器在20%負(fù)載以上效率高達(dá)96%，系統(tǒng)自身不會(huì)增加多余損耗。
礦山冶煉行業(yè)主要工藝流程中的負(fù)載設(shè)備耗電約占全廠總耗電的40%以上，如何保證關(guān)鍵工藝過(guò)程的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)正常且系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的前提下實(shí)現(xiàn)全廠的節(jié)能降耗是企業(yè)急需考慮的問(wèn)題。
隨著高壓變頻調(diào)速技術(shù)的日趨成熟，越來(lái)越多的關(guān)鍵工藝負(fù)載設(shè)備開(kāi)始采用高-高型的變頻調(diào)速方案，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，配電布線靈活方便，控制方式靈活，且能大幅降低全廠的總能耗。這種調(diào)速系統(tǒng)和方式越來(lái)越多的受到工礦企業(yè)的青睞。
【1】化工出版社 《錳礦冶煉技術(shù)》
【2】英威騰電氣技術(shù)有限公司 《GD5000系列高壓變頻器產(chǎn)品手冊(cè)》
