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0  前言

预分解窑系统一次风机的主要作用是窑头煤粉的输送和供给煤粉燃烧所需的氧，是窑用“燃烧器”主要送风工具，而一次风量的合理调节，是实现窑熟料高产低耗的关键前提。

我公司制造二厂两条5000t/d生产线的预热器采用的是五级双系列，窑一次风机采用的是中国长沙鼓风机厂的罗茨风机。其参数见表1所示：。

表1  一次风机主要性能参数表

型号	电机功率	进气压力	流量	升压	进气温度	转速
ARF-295	6P-110KW	101.3 KPa	145.8m3/min	29.4KPa	＜40℃	980r/min

 

生产线自2010年投产运行以来，一次风机出口压力不足，火焰无力度，工作压力不能达到理想值，煤管用风调节受限制，造成窑前飞砂重，熟料立升重偏低，熟料游离氧化钙的合格率低，头负压波动大，火焰无力，窑日产量在5600吨左右，且极不稳定，熟料质量差，热耗高。

1   原因分析

经过多次讨论原因分析，我们认为：头煤燃烧不充分，是造成窑尾温度高、预热器系统结皮严重易堵、窑内过渡带频繁结圈的最主要原因，并造成窑内还原气氛严重，使液相提前在过渡带出现，形成结圈。而煤粉的细度控制过粗时，煤粉的不完全燃烧现象更严重，结圈现象更为频繁。

而一次风机压力不足，煤粉打散效果不好，风煤混合差是造成头煤不能充分燃烧的最根本原因。因此需提高窑头一次风机风量，提高风机出口风压，但风机地脚螺栓已定，更换更大风量和升压高的风机不现实，而根据罗芡风机机械特性，罗芡风机风量Q、轴功率P、转速存在以下关系：Q1/Q2=n1/n2，P1/P2=n1/n2，即转速越高，风量、轴功率越大，如其改为变频器控制，并将变频器运行频率设置为60HZ ，提高罗芡风机转速，进而提高风量，提高风速，使火焰明亮有力，煤粉能充分燃烧，减少二次风对它的冲击，减少窑头负压的波动，进而提高窑产质量，这在理论是是可行的。

2   改进过程

因软启动主回路与变频器主回路基本相同，故一次回路只需拆除软启动，但二次回路区别较大，因此不仅拆除控制回路电缆，同时在DCS 程序中需增加驱动、速度返馈信号，变频器控制原理图如图1所示。

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图1  变频器控制原理图

图1中为防止电机在低速运行时因电机制冷风扇风量变小，散热能力差，电机绕阻温度高，故增加恒速冷却风机，保证电机在低频率的冷却效果。但变频器参数设置是改进的技术难题，主要有两点：1、罗芡风机是恒转矩负载，不能简单按风机、水泵平方型负载的参数设置；2、变频器从50HZ设为60HZ，其参数设置是不同的。如参数调整不当，将造成电机过流甚至烧坏电机。通过反复调试，我们摸索出了变频器运用在罗芡风机电机的参数最佳数值，同时利用变频器在60HZ 时是恒功率运行和变频器输出电压不超过输入电压特性，提高变频器输出电压，降低电机电流，将变频器基本频率设置为60HZ ，保证电机在60HZ运行时不过流烧坏电机。变频器主要参数设置如表2所示。

表2  变频器主要参数设置

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参数代码	参数设置值	参数含义	说明
9905	450V	电机额定电压	即变频器输出电压，设为此值是满足电机在60HZ运行时不超额定电流
9907	60HZ	电机额定频率
9908	1176	电机额定转速	由f1/f2=n1/n2计算得出
1105	60HZ	给定值上限
2008	60HZ	最大频率
2605	1	线性	即u/f恒定

3  改进效果

改进后电机运行正常，无异常，转速增加，罗芡风机出口风压明显增大，具体运行状态见表3所示。

表3  空机运行情况

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给定频率/HZ	运行电流/A	转速/(r/min)	功率/kW	直流电压/V	输出电压/V	风机出口风压/kPa
48	152	950	73	555	352	21
49	155	970	78	555	367	22
50	158	990	83	555	383	23
51	161	1010	88	555	397	24
52	167	1030	93	555	406	25
53	174	1050	98	555	407	26
54	182	1070	100	555	405	27.5
55	192	1080	102	555	406	28
56	195	1100	104	555	408	29
57	197	1120	105	555	408	30
58	199	1140	108	555	408	33
59	202	1154	110	555	408	35
60	206	1176	112	555	408	38

表4  投料运行状态比较

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名称	运行电流/A	频率/HZ	功率/kWh	转速	输出电压/V	风机出口风压/kPa
变频器	186	51	102		397	38
	195	52	105		402	40
软启动	163	50	87		380	30

从上表可比较出：在50HZ～55HZ之间，电机电流、功率均较高，但小于额定电流和额定功率，在可控范围之内，对电机无影响，电机绕阻外壳温度在50℃左右，风机运行无异常，但出口风压明显升高，较改进前提高8～10KP，意味着罗芡风机送风量增加，利于煤粉的充分燃烧，而投料后因窑轴流风、旋流风的影响，电机负荷增加，故变频器变频只给定52HZ即满足窑用风。

4   改进后对窑系统影响

（1）将一次风机变频控制后，喷煤管与改进前相比风压明显变大，中心风、轴流风、旋流风的风压基本都能达到40kPa以上。 火焰形状调整灵活受控，使窑内火焰形状与长度控制在合理的范围内，保证了窑内烧成带的长度和烧成温度，而火焰顺畅有利、形状稳定，降低了外界环境干扰，提高窑煅烧的稳定性。。

（2）改用变频器后，由频率增加来提高转速，进而提高风速，增大风量，利于煤粉的充分燃烧，窑前明亮，熟料结粒均齐，致密，熟料立升重提高，篦冷机料层稳定，篦冷机吹穿现象得到一定的控制，二次风温稳定，二次风温能控制在1150℃左右，给窑的正常燃烧营造一个有利的条件，压力增加后窑头火焰顺畅有力。有效改善风煤混合效果，有利于煤粉的充分燃烧，降低热耗。

（3）使用变频器控制后煤粉燃烧较好，减少了预热器系统结皮量，大大缩短了结皮清理时间，稳定了窑系统热工状态，同时也避免因预热器系统结皮堵塞预热器现象。

（4）从筒体扫描仪上可以看出，主窑皮逐渐挂平整，辅窑皮基本杜绝频繁掉落，窑主转的运行电流稳定。

（5）窑产质量提高明显，热耗降低，电耗下降，如表5所示。

表5  一次风机运行情况表

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时间	一次风机			窑产量/t	二次风 温/℃	熟料
	电 流/ A	轴流风/kPa	旋流风/kPa			fCaO	立升重	强度/MPa	热耗/（cal/g）
1月	184	12	23.5	5512	1080	1.26	1202	61.2	768.71
2月	191	12	23.5	5795	1060	1.12	1210	61.0	719.21
3月	184	13	22	5901	1020	1.33	1192	61	736.28
4月	186	12	24	5708	1030	1.28	1198	60.9	725.32
5月	191	12	24	5709	1050	1.14	1201	61.2	730.26
6月	196	12	24	5504	1050	1.26	1232	62	755.57
7月	196	12	24	5507	1080	1.37	1237	61.6	714.21
1～7月平均数	189.7	12.14	23.57	5662	1052.8	1.25	1210	61.27	735.65
8月	182	15	27	5914	1150	1.19	1230	62.3	705.82
9月	194	16	28	5973	1145	1.06	1241	60.2	703.49
10月	196	14	30	6004	1120	1.07	1233	60.3	691.00
11月	196	14	30	5900	1101	0.90	1240	60.3	682
1～12月平均数	192A	14.75 Kpa	28.75Kp	5947	1129	1.05	1236	60.9	700.1

5  结束语

窑头风机改为变频控制，主要有三个方面优点：一是解决了窑头火焰无力，煤粉不能充分燃烧的问题；二是提高熟料产质量，降低热耗、电耗，经济效益明显；三是改用变频器控制后，可以精细、有效调节用风量，更为窑中心风、轴流风、旋风的调整提供了更大的范围，为不同窑况的调节提供了更大调节空间，对窑煅烧是相当有利的。

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