3 200 m3高爐軟水蒸發(fā)空冷器系統(tǒng)節(jié)能改造

盧寶松

(山鋼萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼煉鐵廠，山東271104)

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3 200 m3高爐軟水蒸發(fā)空冷器系統(tǒng)節(jié)能改造

盧寶松

(山鋼萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼煉鐵廠，山東271104)

系統(tǒng)分析了高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)的運行特點及工藝要求，在滿足工藝要求的前提下，根據(jù)生產(chǎn)負荷特性和室外氣溫變化情況，對系統(tǒng)實施了智能調(diào)節(jié)改造，提高了能源利用效率，有效降低了系統(tǒng)運行能耗。

蒸發(fā)空冷器；自動控制；節(jié)能改造

萊鋼3 200 m3高爐軟水系統(tǒng)為閉式循環(huán)工藝，采用蒸發(fā)空氣冷卻塔為高爐冷卻泵、風口小套和熱風爐閥門等設備降溫。整個系統(tǒng)有23套閉式蒸發(fā)冷卻塔， 20套服務于高爐冷卻水系統(tǒng)，3套服務于熱風爐冷卻水系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)獨立運行。每套閉式蒸發(fā)冷卻塔設有3臺風機和2臺噴淋水泵，風機額定功率為15 kW，噴淋水泵功率為11 kW，均為工頻運行。

運行人員根據(jù)總管的供、回水溫度和室外天氣情況，手動調(diào)節(jié)冷卻塔風機運行臺數(shù)和噴淋泵的開啟。

圖1 閉式蒸發(fā)冷卻塔系統(tǒng)圖

Figure 1 The diagram of closed evaporative cooling tower system

蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)開啟模式一般為：夏季開啟風機數(shù)量約20臺～25臺，冬季開啟風機數(shù)量約10臺～15臺。噴淋水根據(jù)天氣情況配套開啟，一般1臺塔同時開啟2臺噴淋泵。

3 200 m3高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)設有一套監(jiān)控系統(tǒng)，可監(jiān)控各設備的運行、故障狀態(tài)、冷卻水供、回水溫度、壓力、流量等參數(shù)。

1 系統(tǒng)運行情況及存在問題

改造期間高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)開啟了18臺風機和26臺冷卻水泵，高爐冷卻水的供回水溫度見表1。

熱風爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)開啟了5臺風機和4臺噴淋泵，熱風爐冷卻水供回水溫度見表2。

目前蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)存在以下問題：

表1 高爐冷卻水供回水溫度測量值

Table 1 The measured temperatures of supplying and returning cooling water in blast furnace

回路流量/(m3/h)回水溫度/℃供水溫度/℃總管A總管B3500385040.741.439.4

表2 熱風爐冷卻水供回水溫度測量值

Table 2 The measured temperatures of supplying and returning cooling water in hot blast stove

回路流量/(m3/h)回水溫度/℃供水溫度/℃主管78042.540.3

(1)當冷卻塔的風機只有部分開啟時，未開啟的風機受氣流影響會出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)的情況。當需要增開風機時，運行人員一般要先停止運行全部風機，并等待一段時間后再重新開啟。即便采用此操作方式，每年仍有20臺～30臺風機電機燒壞。

(2)高爐軟水循環(huán)系統(tǒng)對供水溫度的穩(wěn)定性要求很高，涉及重大生產(chǎn)安全保障。由于目前系統(tǒng)采用人工手動控制臺數(shù)，循環(huán)水供水溫度控制精度和可靠性不高，對生產(chǎn)安全產(chǎn)生一定影響。

2 現(xiàn)有能耗問題分析

從設備冷卻工藝溫度控制精度、能耗及設備運行管理兩個角度對整個系統(tǒng)進行能耗診斷，結果如下：

(1)現(xiàn)有蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)無任何自控措施，冷卻塔風機和噴淋泵的開關機及參數(shù)調(diào)節(jié)均為手動控制，影響工作效率，且不利于冷卻水供水溫度的控制和設備的優(yōu)化運行。

(2)冷卻塔風機工頻運行，不能根據(jù)天氣情況動態(tài)調(diào)節(jié)風機的臺數(shù)及風量，無法充分利用室外冷源，增加了風機運行能耗。

(3)冷卻塔風機只能通過臺數(shù)控制調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，無法盡可能的利用換熱器的換熱面積，影響換熱效率，增加了風機運行能耗。

(4)冷卻塔噴淋泵的開啟未充分考慮室外天氣的影響(溫度、濕度)，主要由運行人員根據(jù)風機開啟情況和供水溫度的情況決定，影響了噴淋泵的能源利用效率。

3 技術改造方案

3.1 技術方案宗旨

在系統(tǒng)地分析3 200 m3高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)的運行特點及工藝換熱設備、用水設備溫度需求后，在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，根據(jù)生產(chǎn)負荷特性和室外氣溫變化情況，對系統(tǒng)實施動態(tài)平衡控制調(diào)節(jié)改造，充分提高能源利用效率，從而有效降低系統(tǒng)運行能耗。

3.2 技術方案要點

(1) 實現(xiàn)3 200 m3高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)的全面自動控制，提升工作效率，減少誤操作問題的發(fā)生，增加系統(tǒng)可靠性，同時使系統(tǒng)運行達到最優(yōu)化。

(2)動態(tài)調(diào)節(jié)冷卻塔風機風量和開啟臺數(shù)，充分利用室外冷源和冷卻塔換熱面積，讓冷卻塔在充分發(fā)揮冷卻效果的同時降低運行能耗。

(3)結合室外空氣溫度、濕度情況，充分考慮濕度、溫度對換熱的影響，動態(tài)調(diào)節(jié)冷卻塔噴淋泵的開啟臺數(shù)，降低噴淋泵和風機的能源消耗。

4 改造實施情況

4.1 主要改造設備

對3 200 m3高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)實施節(jié)能改造，系統(tǒng)的改造對象見表3。

表3 3 200 m3高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)改造設備表

Table 3 The table of 3 200 m3blast furnace evaporative air cooling system transformation equipments

序號設備電壓/V功率/kW數(shù)量/臺改造/調(diào)試范圍123空冷器風機空冷器風機噴淋水泵380380380151511393046改造&調(diào)試對象調(diào)試對象調(diào)試對象

(1)新增上位機控制系統(tǒng)。根據(jù)冷卻水管路溫度、室外濕度和室外溫度等參數(shù)，動態(tài)調(diào)整空冷器風機及噴淋水泵的開啟臺數(shù)，將全部空冷器風機、噴淋水泵納入智能控制。

(2)對39臺空冷器風機實施變頻節(jié)能改造。采用ABB變頻器，新增節(jié)能控制柜，由上位機控制開停機及運行頻率。

(3) 增設節(jié)能模式、工頻模式切換開關，實行無間隙、零影響切換。

4.2 蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)監(jiān)控

蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)監(jiān)控原理如圖2所示。

4.3 循環(huán)水系統(tǒng)能效控制設備

根據(jù)實時測定的用冷末端負荷及負荷變化趨勢、室外氣象條件，優(yōu)化設定循環(huán)水參數(shù)，調(diào)節(jié)冷卻循環(huán)水供水溫度，以使蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)運行綜合效率最高、能耗最低，主要控制策略如下：

(1)動態(tài)調(diào)節(jié)冷卻塔風機風量和開啟臺數(shù)，盡可能利用室外冷源和冷卻塔換熱面積，讓冷卻塔在散熱風量不變的前提下，提高換熱效率，使循環(huán)水供水溫度更低，同時降低風機運行能耗。

(2)結合室外空氣溫度、濕度情況，充分考慮濕度、溫度對換熱的影響，動態(tài)調(diào)節(jié)冷卻塔噴淋泵的開啟臺數(shù)，降低噴淋泵和風機的能源浪費。

圖2 蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)監(jiān)控原理圖

Figure 2 Principle diagram of evaporative cooling system monitoring

5 結論

運用該能效控制系統(tǒng)實現(xiàn)了3 200 m3高爐蒸發(fā)空氣冷卻系統(tǒng)的全面自動控制，在保證工藝要求和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低了系統(tǒng)的運行能耗。根據(jù)萊蕪市每月的平均溫度及同等設備運行模式，結合軟件程序內(nèi)部計算，本系統(tǒng)年平均節(jié)電率為34%±2%，年節(jié)電量為1.435×106kW·h，效益顯著。

除獲得上述直接節(jié)能收益外，該系統(tǒng)還解決了現(xiàn)有手動控制模式控制循環(huán)水溫度不穩(wěn)的問題，溫度控制精度得到了保證，設備維護費用、人工勞動強度均得到大幅度降低。

編輯 陳秀娟

Energy Saving Reconstruction of 3 200 m3Blast Furnace Soft Water Evaporation Air Cooling System

Lu Baosong

The operation characteristics and process requirement of blast furnace evaporation air cooling system have been analyzed. Under the premise of satisfying the process requirements, according to the characteristics of production load and the changes of outdoor temperature, the intelligent adjustment reconstruction has been carried out for this system, which improves the efficiency of energy utilization, effectively reduces the energy consumption of the system operation.

evaporation air cooler; automatic control; energy saving reconstruction

2016—08—12

盧寶松(1981—)，男，工程師，工學學士，從事企業(yè)電氣設備管理工作。

TF321.4

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