Регулирование производительности дымососов цементных печей

ЗАО «ЭРАСИБ» предлагает к поставке высоковольтные преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-В» собственной разработки и производства для регулирования производительности дымососов цементных печей с целью экономии потребляемой дымососами электроэнергии.

Ниже приведен расчет экономического эффекта от установки высоковольтных преобразователей частоты «ЭРАТОН-В» на примере дымососов цементных печей АО «Искитимцемент».

На цементных печах №6, №7 и №8 в цехе обжига АО «Искитимцемент» используются дымососы типа DV-14 с приводными высоковольтными (6 кВ) асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) типа ДАЗО и АОД мощностью 800 кВт. Дымососы установлены на выходе цементных печей и обеспечивают тягу нагретой воздушной массы внутри печи от входа печи к ее выходу.

По условиям технологического процесса обжига клинкера в цементных печах АО «Искитимцемент» производится регулирование производительности дымососов с контролем разряжения воздушной массы на входе в печи. Регулирование производительности дымососов производится шиберными устройствами, которые установлены в конце печи на выходе дымососов (за дымососом). Шиберные устройства регулируют производительность дымососов и разряжение на входе в печи за счет регулирования сопротивления движению воздушного потока изменением угла поворота жалюзи шиберов. При этом контролируется процент открытия жалюзи шибера (100% - шибер полностью открыт, 0% - шибер полностью закрыт) и разряжение на входе в печь. Скорость вала дымососа определяется скоростью вала приводного электродвигателя и не регулируется.

Известно, что несмотря на простоту и минимальные капитальные затраты, шиберное регулирование сопровождается существенным снижением эксплуатационного КПД, которое выражается в значительных непроизводительных затратах электроэнергии, потребляемой тягодутьевой установкой (Вахвахов Г.Г. Энергосбережение и надежность вентиляторных установок.- М.: Стройиздат, 1989.- 176 с.). Более экономичным способом регулирования производительности дымососов является плавное изменение оборотов вала дымососа с помощью регулируемого электропривода (см. там же). Регулируемый электропривод дымососа с приводным высоковольтным (6 кВ) асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором создается путем установки высоковольтного преобразователя частоты между питающей сетью и электродвигателем.

Для оценки затрат электроэнергии дымососами DV-14 с действующим электроприводом и шиберным регулированием производительности определены базовые расчетные зависимости потребляемой из сети активной мощности и тока фазы в сети 6 кВ 50 Гц в функции процента открытия шибера при постоянных оборотах вала дымососа, которые характеризуют действующий в настоящее время электропривод дымососов АО «Искитимцемент». Расчетные зависимости представлены на рисунке 1 (ток фазы в сети) и на рисунке 2 (активная мощность, потребляемая из сети) в функции процента открытия шибера, установленного за дымососом DV-14.

Рисунок 1. Зависимости тока в сети 6 кВ 50 Гц регулируемого дымососа DV-14 печи №6

Рисунок 2. Зависимость потребляемой активной мощности из сети дымососом DV-14

Для проверки соответствия расчетных зависимостей и реальных характеристик действующего электропривода дымососа DV-14 были проведены замеры тока в сети 6 кВ 50 Гц, питающей электродвигатель дымососа печи №6, при реальном регулировании процента открытия шибера, которые показаны на рисунке 3. Результаты измерения тока в сети при регулировании процента открытия шибера (рисунок 3) перенесены на рисунок 1 в виде точек коричневого цвета. На рисунке 2 в виде точек также коричневого цвета показаны расчетные значения активной мощности, потребляемой электродвигателем печи №6, которые вычислены по измеренным значениям тока в сети. Сопоставление расчетных и измеренных значений тока и активной мощности в сети (рисунок 1 и рисунок 2) показывают достаточно хорошее соответствие расчетных и фактических зависимостей тока и мощности в сети, что свидетельствует о возможности использования расчетных зависимостей (рисунок 1 и рисунок 2) для анализа действующего электропривода дымососа DV-14 АО «Искитимцемент».

Рисунок 3. Фактические зависимости тока в сети (красная линия) дымососа DV-14 печи №6 от процента открытия шибера (зеленая линия).

Оценка затрат электроэнергии дымососами DV-14 и анализ экономии электроэнергии при использовании регулируемого электропривода с высоковольтным преобразователем частоты вместо шиберного регулирования может быть произведена по расчетным зависимостям, представленным на рисунке 4 (ток в сети 6 кВ 50 Гц) и на рисунке 5 (активная мощность в сети 6 кВ 50 Гц).

На рисунки 4 и 5 перенесены расчетные зависимости, представленные ранее на рисунках 1 и 2 (синие линии) и показаны новые расчетные зависимости тока в сети (рисунок 4 коричневая линия) и активной мощности, потребляемой из сети (рисунок 5 коричневая линия), при регулировании производительности дымососа DV-14 за счет изменения оборотов вала электродвигателя при полностью открытом шибере. Новые расчетные зависимости на самом деле отражают изменение тока и мощности в сети при полностью открытом шибере и регулировании производительности дымососа изменением оборотов его вала, но показаны в том же масштабе, что и исходные зависимости, которые определены при регулировании производительности дымососа за счет изменения процента открытия шибера. Искусственное изображение расчетных характеристик в одном масштабе, привязанном к исходным характеристикам, упрощает их сравнение и делает наглядным изменение энергетических показателей электропривода дымососа после установки преобразователя частоты для регулирования оборотов вала дымососа.

Рисунок 4. Зависимости тока в сети 6 кВ 50 Гц при двух способах регулирования дымососа DV-14 (шиберное регулирование и регулирование оборотов)

Рисунок 5. Зависимости активной мощности в сети 6 кВ 50 Гц при двух способах регулирования дымососа DV-14 (шиберное регулирование и регулирование оборотов)

На рисунке 6 показана расчетная зависимость экономии потребляемой электроэнергии в МВт*час, которая может быть получена после установки преобразователя частоты за счет регулирования оборотов вала дымососа DV-14 при его непрерывной работе 24 часа в сутки в течение 6 месяцев (коричневая линия) и в течение года (синяя линия). Например, при средней производительности дымососа DV-14, соответствующей 20% открытия шибера с действующим электроприводом, годовая экономия электроэнергии составит 3300 МВт*час, при 30% открытия шибера – 2750 МВт*час, а при 40% открытия шибера – около 2000 МВт*час.

Рисунок 6. Расчетные зависимости экономии электроэнергии при регулировании оборотов дымососа DV-14 с помощью высоковольтного преобразователя частоты

Поскольку реально работа печи обжига клинкера сопровождается простоями как по технологическим причинам, так и по причинам неисправности оборудования, то реально достижимая экономия электроэнергии будет меньше расчетной (рисунок 6) на величину, пропорциональную коэффициенту использования рабочего времени. Например, в период с января по май 2018 года печь обжига клинкера №6 отработала 3029,9 часов из 3624 возможных. Коэффициент использования рабочего времени составил 3029,9/3624 = 0,836. За время работы печи было потреблено 1 575 553 кВт*час электроэнергии. Средняя потребляемая мощность составила 1575553/3029,9 = 520 кВт. Используя синюю линию на рисунке 5 можем определить, что при средней потребляемой мощности 520 кВт средний процент открытия шибера составил величину порядка 12%. При таком проценте открытия шибера и коэффициенте использования рабочего времени 0,836 годовая экономия электроэнергии за счет перехода на регулирование оборотов вала дымососа согласно графика на рисунке 6 (синяя линия) составит величину порядка 3600*0,836 = 3010 МВт*час. В денежном выражении при цене 3,5 рубля за один кВт*час электроэнергии экономия составит сумму порядка 3010*3,5*1000 = 10 535 000 рублей.

Расчет экономии затрат на оплату электроэнергии при переходе на регулирование оборотов вала дымососа DV-14 можно проводить по графикам зависимости экономии платежей за электроэнергию, которые показаны на рисунке 7. Расчеты выполнены для цены 3,5 рублей за один кВт*час потребленной электроэнергии.

Рисунок 7. Зависимости экономии платежей за электроэнергию при переходе на регулирование оборотов вала дымососа DV-14 с помощью преобразователя частоты.

Таким образом, при действующем технологическом режиме работы печей обжига клинкера АО «Искитимцемент» переход с регулирования производительности дымососов с помощью шибера на регулирование с помощью изменения оборотов вала дымососа за счет установки высоковольтных преобразователей частоты между питающей сетью и приводными электродвигателями с короткозамкнутым ротором обеспечит существенную экономию электроэнергии. При этом годовая экономия электроэнергии составит величину, сопоставимую со стоимостью высоковольтного преобразователя частоты, что обеспечит быструю окупаемость затрат на приобретение преобразовательного оборудования.

ЗАО «ЭРАСИБ» предлагает к поставке высоковольтные преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-В» для регулирования производительности дымососов с высоковольтными приводными электродвигателями любой мощности. Преобразовательное оборудование может размещаться как внутри производственных помещений, так и в блок-контейнерах для установки вне производственных помещений.

Поставка преобразователей частоты типа «ЭРАТОН-В» для регулирования производительности дымососов может производиться на условиях энергосервисного договора с ежемесячной, либо поквартальной оплатой стоимости поставленного оборудования за счет денежных средств, которые фактически получены предприятием от экономии платежей за электроэнергию в результате установки преобразователя частоты на дымосос цементной печи.

Для заказа устройства частотного пуска и регулирования производительности дымососа с высоковольтными преобразователями частоты "ЭРАТОН-В" обратитесь к специалистам ЗАО "ЭРАСИБ" по телефону +7 (383) 383-07-96, или по электронной почте: erasib@erasib.ru.


Галерея