一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统及方法

摘要

本发明涉及钢铁冶金中能量回收利用技术领域，具体涉及一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统，包括分别与烧结风机连接的电动机和汽轮机，三者连接后实现双向的动力传输，烧结风机与烧结机衔接；还包括变频器，电动机和变频器均与发节电机组系统连接，变频器在电动机的工作频率超出设定频率时，通过变频阻力产生电能返送至发节电机组系统。本发明中变频器在电动机工作频率状态下运行，当余热系统产汽量大于额定功率时，汽轮机转速超出额定功率运行，电动机同步超出工艺需求的转速，变频器的设置使电动机和汽轮机之间形成扭力，从而产生阻力并通过变频器反向送电，实现烧结余热的充分利用。本发明中还请求保护一种用于烧结系统的FCERS能源回收方法。

权利要求

1.一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，包括分别与烧结风机（1）连接的电动机（2）和汽轮机（3），三者连接后实现双向的动力传输；所述烧结风机（1）与烧结机（4）衔接，所述烧结机（4）通过余热系统（5）为所述汽轮机（3）提供运行所需蒸汽；还包括与所述电动机（2）连接的变频器（6），用于控制所述电动机（2）的频率，所述电动机（2）和变频器（6）均与发节电机组系统（7）连接，所述变频器（6）在所述电动机（2）的工作频率超出设定频率时，通过变频阻力产生电能，并将所述电能逆向返送至所述发节电机组系统（7）；

用于烧结系统的FCERS能源回收系统的回收方法包括以下步骤：

S1：启动发节电机组系统（7）为电动机（2）进行供电，使得所述电动机（2）以设定转速转动；

S2：通过电动机（2）带动烧结风机（1）转动，在烧结机（4）工作的过程中产生蒸汽，并将所述蒸汽供给至余热系统（5）；

S3：通过所述余热系统（5）向所述汽轮机（3）提供蒸汽供其转动；

S4：当所述汽轮机（3）的实际转速超出由所述电动机（2）所传递的转速时，反向带动所述电动机（2）获得增速的趋势；

S5：所述电动机（2）在变频器（6）的控制下与汽轮机（3）之间形成阻力，所述阻力通过变频器（6）形成电能而逆向返送至发节电机组系统（7）。

2.根据权利要求1所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，所述烧结风机（1）与汽轮机（3）的转轴通过离合器连接。

3.根据权利要求1所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，所述汽轮机（3）设有转速传感器。

4.根据权利要求1所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，所述余热系统（5）设置有压力传感器。

5.根据权利要求1所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，所述电动机（2）的设定转速为额定转速。

6.根据权利要求5所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，所述汽轮机（3）由所述电动机（2）所传递的转速为额定转速。

7.根据权利要求5或6所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，所述汽轮机（3）与所述烧结风机（1）始终连接。

8.根据权利要求6所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，在所述汽轮机（3）达到额定转速前，所述汽轮机（3）与所述烧结风机（1）断开连接。

9.根据权利要求6所述的用于烧结系统的FCERS能源回收系统，其特征在于，在所述汽轮机（3）的蒸汽压力达到设定值前，所述汽轮机（3）与所述烧结风机（1）断开连接。

说明书

一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢铁冶金中能量回收利用技术领域，具体涉及一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统及方法。

背景技术

[0002] 我国钢铁冶金工业能耗占国家总能耗的16.3%，烧结工序能耗约占钢铁企业总能耗的15%，仅次于炼铁工序而居第2位，烧结工序的能耗较高，每吨烧结矿的平均能耗比国外先进指标高出19%以上，主要原因在于烧结过程中工艺设备选型落后且能耗大，同时，余热资源的回收利用率低。因此，烧结过程中优化烧结工艺、高效的设备性能选型和余热资源的高效利用是目前降低烧结工序能耗的主要措施。

[0003] 目前使用中的烧结机漏风率一般在45%左右，设计时所选择的风量会按照规范考虑正常的漏风问题，而选用的风量都在正常风量除以45%的状态下，实际生产过程中以80%风量就足以满足生产需求，剩余20%即为无用功，若工艺生产过程再对漏风加以治理，剩余无用功会在35-40%之间，此状态下当生产产品的吨产汽量一定时，所对应的功率也是定值，因此当功率超出设定值时，余热就无法得到充分的利用而被浪费。

[0004] 鉴于上述情况，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统及方法，使其更具有实用性。

发明内容

[0005] 本发明要解决的问题是提供一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统，从而有效解决背景技术中的问题。同时本发明中还请求保护一种用于烧结系统的FCERS能源回收方法，具有同样的技术效果。

[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0007] 一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统，包括分别与烧结风机连接的电动机和汽轮机，三者连接后实现双向的动力传输；所述烧结风机与烧结机衔接，所述烧结机通过余热系统为所述汽轮机提供运行所需蒸汽；

[0008] 还包括与所述电动机连接的变频器，用于控制所述电动机的频率，所述电动机和变频器均与发节电机组系统连接，所述变频器在所述电动机的工作频率超出设定频率时，通过变频阻力产生电能，并将所述电能逆向返送至所述发节电机组系统。

[0009] 进一步地，所述烧结风机与汽轮机的转轴通过离合器连接。

[0010] 进一步地，所述汽轮机设有转速传感器。

[0011] 进一步地，所述余热系统设置有压力传感器。

[0012] 一种用于烧结系统的FCERS能源回收方法，包括以下步骤：

[0013] S1：启动发节电机组系统为电动机进行供电，使得所述电动机以设定转速转动；

[0014] S2：通过电动机带动烧结风机转动，在烧结机工作的过程中产生蒸汽，并将所述蒸汽供给至余热系统；

[0015] S3：通过所述余热系统向所述汽轮机提供蒸汽供其转动；

[0016] S4：当所述汽轮机的实际转速超出由所述电动机所传递的转速时，反向带动所述电动机获得增速的趋势；

[0017] S5：所述电动机在变频器的控制下与汽轮机之间形成阻力，所述阻力通过变频器形成电能而逆向返送至发节电机组系统。

[0018] 进一步地，所述电动机的设定转速为额定转速。

[0019] 进一步地，所述汽轮机由所述电动机所传递的转速为额定转速。

[0020] 进一步地，所述汽轮机与所述烧结风机始终连接。

[0021] 进一步地，在所述汽轮机达到额定转速前，所述汽轮机与所述烧结风机断开连接。

[0022] 进一步地，在所述汽轮机的蒸汽压力达到设定值前，所述汽轮机与所述烧结风机断开连接。

[0023] 通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0024] 本发明中变频器在电动机工作频率状态下运行，当余热系统产汽量大于设定功率时，汽轮机转速超出设定功率运行，电动机也会同步超出工艺需求的转速，但由于变频器的设置，电动机和汽轮机之间就会形成扭力，从而产生阻力，此阻力通过变频器反向送电，从而实现烧结余热的充分利用。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为用于烧结系统的FCERS能源回收系统的框架图；

[0027] 图2为用于烧结系统的FCERS能源回收方法的流程图；

[0028] 附图标记：烧结风机1、电动机2、汽轮机3、烧结机4、余热系统5、变频器6、发节电机组系统7。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0032] 本实施例采用递进的方式撰写。

[0033] 如图1所示，一种用于烧结系统的FCERS能源回收系统，主要应用频率控制能源回收系统及方法（Frequency controlled energy recovery technology system and method），包括分别与烧结风机1连接的电动机2和汽轮机3，三者连接后实现双向的动力传输；烧结风机1与烧结机4衔接，烧结机4通过余热系统5为汽轮机3提供运行所需蒸汽；还包括与电动机2连接的变频器6，用于控制电动机2的频率，电动机2和变频器6均与发节电机组系统7连接，变频器6在电动机2的工作频率超出设定频率时，通过变频阻力产生电能，并将电能逆向返送至发节电机组系统7。本发明中，变频器6需才有四象限变频器。

[0034] 其中，烧结风机1与汽轮机3的转轴通过离合器连接；汽轮机3设有转速传感器；余热系统5设置有压力传感器。

[0035] 本发明中变频器6在电动机2工作频率状态下运行，此设定频率可以为额定频率，或者其他频率，当余热系统5产汽量大于额定功率时，汽轮机3的实际功率超出设定的功率运行时，由于烧结风机1、电动机2和汽轮机3三者连接后实现双向的动力传输，电动机2也会同步超出工艺需求的转速，但由于变频器6的设置，当电动机2转速提升时，电动机2和汽轮机3之间就会形成扭力，从而产生阻力，此阻力通过变频器6形成电能，且电能逆向返送至发节电机组系统7，可实现电网的补给，从而实现烧结余热的充分利用。

[0036] 其中，离合器的设置使得烧结风机1与汽轮机3之间连接关系的建立和解除更加方便快捷，从而使得整个系统的安装、控制和维护均更加容易。在烧结风机1、电动机2和汽轮机3三者之间进行动力传输的过程中，通过转速传感器可更加灵敏且快速的确定实际的转速值，从而可进一步的提升系统控制的精度。出于同样的目的，为了更加快速且精准的明确余热系统5所产生的蒸汽量，在余热系统5上设置有压力传感器。

[0037] 如图2所示，一种用于烧结系统的FCERS能源回收方法，包括以下步骤：

[0038] S1：启动发节电机组系统7为电动机2进行供电，使得电动机2以设定转速转动；

[0039] S2：通过电动机2带动烧结风机1转动，在烧结机4工作的过程中产生蒸汽，并将蒸汽供给至余热系统5；

[0040] S3：通过余热系统5向汽轮机3提供蒸汽供其转动；

[0041] S4：当汽轮机3的实际转速超出由电动机2所传递的转速时，反向带动电动机2获得增速的趋势；

[0042] S5：电动机2在变频器6的控制下与汽轮机3之间形成阻力，阻力通过变频器6形成电能而逆向返送至发节电机组系统7。

[0043] 通过上述过程可有效提升烧结余热的利用率。

[0044] 其中，电动机2的设定转速为额定转速，从而保证电动机2的稳定性。汽轮机3由电动机2所传递的转速为额定转速，从而当汽轮机3的实际功率超出设定的功率即可实现发节电机组系统7的电能补给。

[0045] 作为上述实施例的优选，汽轮机3与烧结风机1始终连接。在上述过程中，通过变频器 6控制发节电机组系统7改变电动机2的电源频率来带动电动机2按照设定频率转动，并通过传动系统按照设定速比带动烧结风机1转动，而烧结风机1同样通过传动系统按照设定速比带动汽轮机3转动，在工作的初始阶段，余热系统5所产生的蒸汽量从不稳定向稳定转变，当蒸汽量增加至使汽轮机3的转速增大时，汽轮机3通过提升的转速反向的带动电动机2进行转速的提升，而电动机2转速的提升会由于变频器6的存在而形成变频阻力。

[0046] 此种情况下，烧结风机1可获得双向的拖动，但当来自余热系统5的蒸汽量不稳定时，汽轮机3受到蒸汽变化的影响，会对烧结风机1和电动机2的稳定性造成影响，因此作为一种替换方式：在汽轮机3达到设定转速前，汽轮机3与烧结风机1断开连接。在上述替换方式中，通过烧结风机1与汽轮机3的选择性断开，使得在蒸汽量不稳定的情况下，汽轮机3的速度提升过程不会对烧结风机1和电动机2造成影响，此时，电动机2在发节电机组系统7的电力输出下具有稳定的转速，当汽轮机3的转速超过电动机2的输出转速时，产生的蒸汽量做功大于传动系统的轴功率，此时建立烧结风机1与汽轮机3的来接，可以使得汽轮机3提升的速度带动电动机2获得速度提升的趋势，此种趋势会因为变频器6的存在而形成变频阻力而供电。

[0047] 在上述汽轮机3与烧结风机1断开及连接的控制过程中，除通过额定转速判断外，可还通过蒸汽压力进行判断，在汽轮机3的蒸汽压力达到设定值前，汽轮机3与烧结风机1断开连接，可实现同样的目的。

[0048] 本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。