沸腾焙烧炉罗茨鼓风机变频节能改造
导语:?本文介绍了风光高压变频器在汉源锦泰矿业有限公司沸腾焙烧炉罗茨鼓风机中的应用情况。现场运行情况表明,采用高压变频器对沸腾焙烧炉罗茨鼓风机进行调速节能,节能效果是明显的。 摘要:本文介绍了风光高压变频器在汉源锦泰矿业有限公司沸腾焙烧炉罗茨鼓风机中的应用情况。现场运行情况表明,采用高压变频器对沸腾焙烧炉罗茨鼓风机进行调速节能,节能效果是明显的。
关键锦工:高压变频器,沸腾焙烧炉,罗茨鼓风机,节能
1用户简介
汉源锦泰矿业有限公司是一家股份制民营企业,具有日处理铅锌矿石4000吨,年产0号、1号锌锭50000吨、硫酸62000吨、锌焙砂54000吨,日处理电解锌废渣200吨的生产能力;总投资已达12亿多元人民币,已发展成集铅锌矿开采、浮选、焙烧制酸、冶炼和废渣综合利用为一体的集团化公司,是我国西部地区设备、工艺和技术较先进、产品质量最好、生产能力较大、销量较大的铅锌生产企业之一。汉源锦泰矿业有限公司有一座40m2沸腾焙烧炉,而罗茨鼓风机又是沸腾焙烧炉的心脏设备,在2021年设备节能改造中,对罗茨鼓风机采用变频调速技术,取得了较好效果。现场罗茨鼓风机参数如下表1、表2所示。
表1电机参数
型号
YKK5602-10
额定电压
10kV
额定电流
31.9A
功率因数
0.78
转速
594r/minr
冷却方式
IC611
厂家
锦工电机厂有限责任公司
表2鼓风机
型号
L105WP3
流量
669m3/min
主轴转述
580r/min
升压
29.4kP
电机功率
10-400kW
执行标准
JB/T8941.1~2-1999
厂家
四川省鼓风机制造有限责任公司
2沸腾焙烧炉
2.1沸腾焙烧炉介绍
沸腾焙烧以流态化技术为基础。固体颗粒在气流的作用下,构成流态化床层似沸腾状态,被称作流态化床或沸腾床。这样矿石可在沸腾状态下进行加热还原,有利于提高焙烧矿质量。焙烧过程有反应热放出,产生含有二氧化硫的气体主要用来制造硫酸,矿渣则用作冶金原料。硫化矿沸腾焙烧技术是50年代初联邦德国的巴登苯胺纯碱公司和美国的多尔公司分别开发的。沸腾焙烧炉结构示意图如图1所示。
图1结构示意图
沸腾焙烧炉炉体(见图1)为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖构成。为防止冷凝酸腐蚀,钢壳外面有保温层。炉子的最下部是风室,设有空气进口管,其上是空气分布板。空气分布板上是耐火混凝土炉床,埋设有许多侧面开小孔的风帽。炉膛中部为向上扩大的圆锥体,上部焙烧空间的截面积比沸腾层的截面积大,以减少固体粒子吹出。沸腾层中装有废热锅炉的冷却管,炉体还设有加料口、矿渣溢流口、炉气出口、二次空气进口、点火口等接管。炉顶有防爆孔。
2.2沸腾焙烧炉工作原理
沸腾焙烧炉工作原理是利用流态化技术,是参与反应或热、质传递的气体和固体充分接触,实现他们之间最快的传质,传热贺栋梁传递速度,获得最大的设备生产能力。
(1)流化床的形成
当流体的气流速度继续增大到一定值,床层开始膨胀和变松,全部颗粒都悬浮在向上流动的流体中,形成强力搅浑流动。这种具有流体的某些表观特征的流-固混合床成为流化床。在气-固流化床中,形成颗粒强烈翻滚,故又称为沸腾床。
(2)流态化范围与操作速度
从临界速度开始流态化,到带出速度下流化床开始破坏这一速度范围成为流态化范围。它是选择操作流态化速度的上下极限。流态化范围越宽,流化床的操作越稳定。这一范围大小可以用带出速度与临界速度的比来表示。理论和实际证明,颗粒月细则流态化范围越小,不规则的宽筛分物料的流态化范围比球形粒子的要小。
实际上多数工业流化床内粒级分布较宽,所以合理的操作速度应是绝大部分颗粒正常流态化而又不大于某一指定粒级的带出速度。一般根据林杰流态化速度并利用流态化指数的经验数据来确定操作气流速度。
3沸腾焙烧炉变频节能原理
沸腾焙烧炉是利用流态化技术的热工设备,已广泛应用于锌精矿的焙烧。它具有气-固相间传热质速度快、层内温度均匀、产品质量好、沸腾层与冷却水套之间传热系数大、生产率高、操作简单、便于实现生产连续化和自动化等优点。
锌精矿的主要物相组成为ZnS,约占70%以上。在沸腾焙烧炉内焙烧时主要化学反应式为:ZnS+O2→ZnO+SO2,该反应属放热反应,放出的热量除用于维持炉内的焙烧温度,大部分由高温烟气及冷却水带走。沸腾炉空气需要量为20000Nm3/h。通过对沸腾炉层及管网阻力损失的计算,炉子正常生产时,空气压力为12500-13500Pa。但考虑到开炉及处理异常情况时的工艺要求,所选风机的富裕量达50%以上,这样使风机的能力不能充分发挥。
由于沸腾炉罗茨鼓风机的风量和风压的余量很大,正常工作时必须将其调至合理的工况,
丑 专 千Ⅱ
沸腾焙烧炉罗茨鼓风机故障分析及防范措施
林 青,杜江洁
(贵州铝厂 机动处,责州 550o14)
『摘 要】介绍了我厂关键设各氧化铝沸腾焙烧炉罗茨鼓风机的功能,及自 1997年 11月投产以来先
后发生叫次事故的情 ,重点分析了由于高压气体回流冲击而使1 步齿轮与轴配合面产生相对滑移的可
能.通过定量分析计算高压气体回流冲击时对主动转子产生冲量使其停止或反转的临界时间,同时提出了
预防措施。
『关键锦工】罗茨鼓风机;主动转子:同步齿轮:相对滑移;临界时间
【中图分类号】TH444 【文献标识码】B 【文章编号】1003-~ (20o1)ol-0028-03
在氧化铝生产中,沸腾焙烧炉是重要的生产
设备之一,而罗茨鼓风机义是沸腾焙烧炉的心脏
设备,其中二次鼓风机的作用是对流化床冷却器 6
个格中焙烧的氧化铝进行直接冷却且流态化的二
次风分别送入冷却器的各格,以得均匀的流态化。
进入冷却旋分器的固体从二次风中分离出米,二
次风从喷嘴格上方经二次风管进入流化床焙烧
炉,以提高反应的速度和效率,得到合格氧化铝。
我厂于 1997年由德国鲁奇公司引进的沸腾焙
烧炉正式投运,1998年 9月至 2000年元月先后 4
次在运行中突然 “爆炸”,产生叶片损伤,机壳、
墙板破裂,轴弯曲变形等现象。这类事故在其他
企业及化工系统厂矿中也时有发生。
l罗茨风机工作原理
罗茨风机是一种双转子压缩机械,两转子年?
轴线相互平行,转子由叶轮与轴组合而成,叶轮
之间、叶轮与机壳及墙板之间具有微小间隙,以
避免相互接触,两转子由电动机通过一对同步齿
轮驱动,做方向相反的等速旋转,借助与两叶轮
的相互啮合,风机进、排气口不直接相通,叶轮
与机壳及墙板围成封闭的基元容积,其大小在旋
转过程中发生变化,气体的压缩是在基元容积与
排气口连通的一瞬间,由高压气体向基元容积同
流均压而实现的。
2罗茨风机发生 “爆炸”的原因
风机输送的介质为空气,并非可燃,几次事
故现场未发现燃烧爆炸的痕迹,p司而可以排除这
原冈。其它原冈可能有:
2.1流化床内有大量积料(动力源存在)
启动罗茨风机时,由于流化床内有大量积料(前
次非正常停车造成流化床内积料 ,风机压送的气
体不能及时将积料吹走,而造成 “憋压”,导致
罗茨风机出口管道压力升高,工作电流急剧上升,
机 内的气体急剧膨胀,造成①风机爆炸;②电
源控制系统跳闸:③冲掉安全销.压力释放。前
两种情况均会使风机遭到破坏;第三种情况,可
避免设备事故的发生(这一情况在试车投产阶段,
曾发生过 。
2.2电源控制系统突然跳闸和停电(动力源消失)
当罗茨风机正常运转时,由于电气控制系统
故障而使风机跳闸,此时有两种可能:
2.2.1当罗茨风机跳闸时,风机至流化床间管内的
余压不能将流化床内的物料吹走(瞬间内形成衡
压 ,高压气体将会迅速向风机低压腔(进口)流动,
由丁罗茨风机的工作间隙(叶轮与叶轮之间、叶轮
与机壳之间及叶轮与墙板之间)很小,而大量的高
压气体要通过很小的间隙,在极短时间内流向低
压腔以保持两腔压力平衡是很难做到的。冈此,
高压气体将推动风机转子突然以很高的加速度反
向旋转,此瞬间风机主动轴和同步齿轮受到强大
的冲击载荷,所承受的巨大的剪切力大大超过了
其固有的承载能力,使得风机轴产生弯曲变形,
甚至折断、齿轮轮齿折断、齿轮孔与配合轴面发
生相动滑移,破坏其正常T作间隙,造成两叶轮
啮合失常
在氧化铝生产中,沸腾焙烧炉是重要的生产设备之一,而罗茨鼓风机又是沸腾焙烧炉的心脏设备,其中二次鼓风机的作用是对流化床冷却器6个格中焙烧的氧化铝进行直接冷却且流态化的二次风分别送入冷却器的各格,以得均匀的流态化。进入冷却旋分器的固体从二次风中分离出来,二次风从喷嘴格上方经二次风管进入流化床焙烧炉,以提高反应的速度和效率,得到合格氧化铝。我厂于1997年由德国鲁奇公司引进的沸腾焙烧炉正式投运,1998年9月至2000年元月先后4次在运行中突然“爆炸”,产生叶片损伤,机壳、墙板破裂,轴弯曲变形等现象。这类事故在其他企业及化工系统厂矿中也时有发生。1罗茨风机工作原理罗茨风机是一种双转子压缩机械,两转子和轴线相互平行,转子由叶轮与轴组合而成,叶轮之间、叶轮与机壳及墙板之间具有微小间隙,以避免相互接触,两转子由电动机通过一对同步齿轮驱动,做方向相反的等速旋转,借助与两叶轮的相互啮合,风机进、排气口不直接相通,叶轮与机壳及墙板围成封闭的基元容积,其大小在旋转过程中发生变化,气体的压缩是在基元容积与排气口连通的一瞬间,由高压气体向基元容积回流均压而实现的。2罗茨风机发生“爆炸”的原因风机输送的介质为空气,并非可燃,几次事故现场未发现燃烧爆炸的痕迹,因而可以排除这一原因。其它原因可能有:2.1流化床内有大量积料(动力源存在)启动罗茨风机时,由于流化床内有大量积料(前次非正常停车造成流化床内积料),风机压送的气体不能及时将积料吹走,而造成“憋压”,导致罗茨风机出口管道压力升高,工作电流急剧上升,机体内的气体急剧膨胀,造成风机爆炸;电源控制系统跳闸;冲掉安全销,压力释放。前两种情况均会使风机遭到破坏;第三种情况,可避免设备事故的发生(这一情况在试车投产阶段,曾发生过)。2.2电源控制系统突然跳闸和停电(动力源消失)当罗茨风机正常运转时,由于电气控制系统故障而使风机跳闸,此时有两种可能:2.2.1当罗茨风机跳闸时,风机至流化床间管内的余压不能将流化床内的物料吹走(瞬间内形成衡压),高压气体将会迅速向风机低压腔(进口)流动,由于罗茨风机的工作间隙(叶轮与叶轮之间、叶轮与机壳之间及叶轮与墙板之间)很小,而大量的高压气体要通过很小的间隙,在极短时间内流向低压腔以保持两腔压力平衡是很难做到的。因此,高压气体将推动风机转子突然以很高的加速度反向旋转,此瞬间风机主动轴和同步齿轮受到强大的冲击载荷,所承受的巨大的剪切力大大超过了其固有的承载能力,使得风机轴产生弯曲变形,甚至折断、齿轮轮齿折断、齿轮孔与配合轴面发生相动滑移,破坏其正常工作间隙,造成两叶轮啮合失常,发生严重撞击,使叶轮受损、机壳、墙板破裂,造成风机严重损坏甚至报废。我厂这类故障曾于1999年8月发生,造成主、从动转子密封线严重磨损,主、从动轴弯曲变形,风机端盖螺栓大部分剪断,尾部墙板破碎,机壳有多处裂纹,同步齿轮轮齿折断,齿轮与轴配合面发生相对滑移,风机报废。(另1998年10月,山东铝厂与我厂同型号的设备,也发生主动轴剪断事故。)2.2.2在风机突然跳闸和停电的情况下,管内的余压足以将流化床上的积料吹走,则不会在一定时间内存在“衡压”的现象,而出口管道内及出气消音器内的余压仍会向压力低的方向流动,那么一方面由正常渠道泄压,另一方面则向罗茨风机的进气口流动,当余压在一定时间内未释放完时,必然会导致风机转子停止或者倒转,但时间很短,这样,也有可能造成风机损伤,这要视余压的多少而定。2.3同步齿轮与轴的配合面发生相对滑移通过对我厂曾经发生的几次事故的观察,发现均有同步齿轮与配合轴面发生相对滑移的现象。二者的相对滑移,将引起转
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