1、引言
钢铁工业是国民经济重要基础产业，能源消耗量约占全国工业总能耗的16%，废水和固体废弃物排放量分别占工业排放总量的15%和18%，是节能减排的重点行业。在钢铁企业中，烧结工序能耗仅次于炼铁工序，占总能耗的10%~12%，节能潜力很大。在烧结工序总能耗中，有近50％的热能以烧结机烟气和冷却机废气的形式排入大气。由于烧结冷却机废气为中低温废气，温度在150℃～450℃之间，且波动范围较大，加上此前余热回收技术的局限，烧结余热利用往往是投资高，效率低，投资回收周期长，长期以来得不到有效利用。随着国内烧结机面积不断的扩大，烧结矿生产效率越来越高，其在冷却过程中产生的废气所携带的热量已经引起了人们的高度关注。国内自主设计、制造的烧结机余热发电机组也发展起来。
2、烧结余热循环利用介绍
烧结余热回收主要有两部分：一是烧结机尾部废气余热，二是热烧结矿在冷却前空冷时产生的废气余热。这两部分废气所含热量约占烧结总耗能的50%，充分利用这部分热量是提高烧结能源利用效率，显著降低烧结工序能耗的途径之一。
目前，国内烧结废气余热回收利用主要有三种方式：一是直接将废烟气经过净化后作为点火炉的助燃空气或用于预热混合料，以降低燃料消耗，这种方式较为简单，但余热利用量有限，一般不超过烟气量的10%；二是将废烟气通过热管装置或余热锅炉产生蒸汽，并入全厂蒸汽管网，替代部分燃煤锅炉；三是将余热锅炉产生蒸汽用于驱动汽轮机组发电。
3、青岛钢铁集团2*240㎡烧结余热发电工艺介绍
此次改造烧结余热发电工程设计发电能力14000kW。由一台30吨蒸汽量的双压余热锅炉和一台15兆瓦补汽凝汽式汽轮发电机组成。具体工艺流程见图1。
图1青岛钢铁集团炼铁厂烧结余热发电工艺流程图
图2青岛钢铁集团炼铁厂烧结余热余热回收现场图
通过引风机将带冷机1号、2号烟囱的烟气引出，混合后进入高效余热锅炉，加热锅炉内的水产生过热蒸汽和低压饱和蒸汽，供给汽轮机发电。但是在这个过程中引风机排出烟气温度仍在150℃以上，这部分烟气热量也是可以再次循环利用的。此次烧结余热发电配备循环风机一台，配套西安西玛YPTKK630-6(10kV /1800kW)变频调速三相异步电动机一台，启动方式采用变频启动。引风机排出的烟气经过三通挡板阀一部分排向大气，一部分经循环风机增压后返回环冷机风池。既作为冷却介质冷却烧结矿，同时提高环冷机排烟温度。
烧结余热发电是一项将烧结废气余热资源转变为电力的节能技术。该技术不产生额外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体，能够有效提高烧结工序的能源利用效率，平均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20kW·h，折合吨钢综合能耗可降低约8千克标准煤，从而促进钢铁企业实现节能降耗目标。
4、风机负载节能分析
一般异步电动机的同步转速为：n1＝60f/p
而异步电动机转速n与同步转速n1存在一个滑差关系： n= n1（1-s）=60f/p（1-s）
由上式可以得到，改变异步电动机的转速可以通过改变f、p、s可以达到。
针对某一电动机而言p是一定的，而通过改变s进行调速空间非常小，所以变频调速通过改变定子供电频率f来改变同步转速是异步电动机的最为合理的调速方法。
若均匀地改变供电频率f，即可平滑地改变电动机的同步转速。异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点，目前变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用。
根据流体力学相似定律： Q1/Q2＝n1/n2 输出风量Q与转速n成正比；
H1/H2＝(n1/n2)2输出压力H与转速n2正比；
P1/P2＝(n1/n2)3输出轴功率P与转速n3正比。
当风机风量（水泵流量）需要改变时，如调节风门（阀门）的开度，则会使大量电能白白消耗在阀门及管路系统阻力上。如采用变频调速调节风量（流量），可使轴功率随流量的减小大幅度下降。变频调速时，当风机（水泵）低于额定转速时，理论节电为：
E=〔1-( n′/n) 3〕×P×T (kW·h)
式中： n——额定转速
n′—— 实际转速
P——额定转速时电机功率
T——工作时间
可见，通过变频对风机（水泵）进行控制，不但节能而且大大提高了设备运行性能。以上公式为变频节能提供了充分的理论依据。
5、高压变频器选型及变频调速方案
5.1变频器选型
经过大量的技术论证，并且对目前高压变频器市场充分考查后，选用了9909900藏宝阁香港马生产的SBH-100-1800高压变频器对循环风机进行变频控制，不但节约能源而且大大提高了设备运行性能。
表1 循环风机电机参数：
型号 | YPTKK630-6 | 额定电压 | 10000V | 额定电流 | 126.5A |
额定功率 | 1800kW | 额定频率 | 50Hz | 额定转速 | 990r/min |
功率因数 | 0.86 | ||||
生产厂家 | 泰豪沈阳电机有限公司 | ||||
