Cải tạo quạt ID, nâng cao công suất lò nung tại nhà máy Vicem Hải Phòng (P1)
Nâng cao sản lượng clinker, tối ưu hóa sản xuất trong điều kiện chỉ có một dây chuyền sản xuất là những yêu cầu cấp thiết đối với đội ngũ kỹ thuật sản xuất của Công ty Xi măng Vicem Hải Phòng.
Từ năm 2014, gia tăng sản lượng và tối ưu hóa sản xuất là hai sáng kiến chiến lược quan trọng được đặt ra trong chiến lược phát triển chung của Vicem Hải Phòng. Trong năm 2015, Công ty đã tiến hành chuẩn đoán toàn diện và chỉ ra những nút thắt quan trọng trong dây chuyền sản xuất clinker cần khắc phục, đó là:
• Hiệu suất thu hồi nhiệt ghi làm nguội chưa cao.
• Quạt ID không đáp ứng được sức hút, đặc biệt khi hệ thống lò có những thay đổi về nguyên, nhiên liệu.
• Tỉ lệ gió giả cao hơn chuẩn thiết kế.
• Các cân than mịn có sai số vượt giới hạn.
Từ những chẩn đoán trên, việc cải tạo quạt ID là một phần trong chuỗi các công việc cần làm để tối ưu hóa vận hành lò nung tại Vicem Hải Phòng trong đợt sửa chữa lớn vào tháng1/2016. Vấn đề đặt ra là phải lựa chọn được giải pháp tối ưu nhằm đảm bảo mức chi phí đầu tư thấp nhất. Sau khi nghiên cứu và được sự chấp nhận của ban lãnh đạo Công ty, đội ngũ kỹ thuật của Vicem Hải Phòng đã tập trung vào giải pháp tận dụng vật tư tồn kho và thay đổi tham số biến tần để nâng tần số và công suất vận hành quạt. Bài viết này sẽ trình bày tổng quát quá trình thực hiện cải tạo và kết quả đạt được sau khi hoàn thành việc cải tạo quạt ID.
1. Thực trạng hoạt động quạt ID qua 10 năm hoạt động
Kể từ khi được chuyên gia lắp đặt chạy thử vào cuối năm 2005 đến trước thời điểm thực hiện cải tạo, quạt ID thường vận hành ở chế độ tiêu hao công suất thấp hơn nhiều so với định mức thiết kế. Khi chạy quạt ở tốc độ định mức n = 100% (n = 995 v/ph) và năng suất lò đạt 3300 tấn/ngày, thì động cơ và biến tần quạt vận hành với hiệu suất như sau:
• Động cơ:
- P thiết kế = 1600KW và P thực tế = ~960 KW ÷ 1000 KW → Thực tế đạt 70% giá trị định mức;
- I thiết kế 1631A và I thực tế = ~1250 A → Thực tế đạt 70% giá trị định mức;
- Nhiệt độ cuộn dây < 100oC (Cấp bảo vệ động cơ cấp F);
- Nhiệt độ ổ đỡ vòng bi < 55oC.
• Biến tần:
- P thiết kế = 2x1028KVA (~2048KVA) và P thực tế = ~ 960 KW ÷ 1000 KW → Thực tế đạt 60% định mức;
- I thiết kế = 2x900A (~1800A) và I thực tế = ~1200A → Thực tế đạt 70% giá trị định mức;
- F thiết kế = 2÷200Hz và F thực tế = 50Hz → Đáp ứng yêu cầu điều chỉnh tần số.
Khi được FLSmidth cung cấp lần đầu (giai đoạn lắp đặt ban đầu của nhà máy), cánh quạt và trục quạt ID không đồng bộ. Sau một thời gian vận hành, quạt ID thường vận hành ở chế độ tiêu hao công suất thấp hơn nhiều so với định mức thiết kế, Công ty đã có văn bản yêu cầu FLSmidth xem xét giải quyết và đến đầu năm 2006, Công ty đã được FLSmidth cấp bù trục quạt ID kèm theo cánh quạt được tăng cứng để đáp ứng công suất cao hơn.
• Hiệu suất thu hồi nhiệt ghi làm nguội chưa cao.
• Quạt ID không đáp ứng được sức hút, đặc biệt khi hệ thống lò có những thay đổi về nguyên, nhiên liệu.
• Tỉ lệ gió giả cao hơn chuẩn thiết kế.
• Các cân than mịn có sai số vượt giới hạn.
Từ những chẩn đoán trên, việc cải tạo quạt ID là một phần trong chuỗi các công việc cần làm để tối ưu hóa vận hành lò nung tại Vicem Hải Phòng trong đợt sửa chữa lớn vào tháng1/2016. Vấn đề đặt ra là phải lựa chọn được giải pháp tối ưu nhằm đảm bảo mức chi phí đầu tư thấp nhất. Sau khi nghiên cứu và được sự chấp nhận của ban lãnh đạo Công ty, đội ngũ kỹ thuật của Vicem Hải Phòng đã tập trung vào giải pháp tận dụng vật tư tồn kho và thay đổi tham số biến tần để nâng tần số và công suất vận hành quạt. Bài viết này sẽ trình bày tổng quát quá trình thực hiện cải tạo và kết quả đạt được sau khi hoàn thành việc cải tạo quạt ID.
1. Thực trạng hoạt động quạt ID qua 10 năm hoạt động
Kể từ khi được chuyên gia lắp đặt chạy thử vào cuối năm 2005 đến trước thời điểm thực hiện cải tạo, quạt ID thường vận hành ở chế độ tiêu hao công suất thấp hơn nhiều so với định mức thiết kế. Khi chạy quạt ở tốc độ định mức n = 100% (n = 995 v/ph) và năng suất lò đạt 3300 tấn/ngày, thì động cơ và biến tần quạt vận hành với hiệu suất như sau:
• Động cơ:
- P thiết kế = 1600KW và P thực tế = ~960 KW ÷ 1000 KW → Thực tế đạt 70% giá trị định mức;
- I thiết kế 1631A và I thực tế = ~1250 A → Thực tế đạt 70% giá trị định mức;
- Nhiệt độ cuộn dây < 100oC (Cấp bảo vệ động cơ cấp F);
- Nhiệt độ ổ đỡ vòng bi < 55oC.
• Biến tần:
- P thiết kế = 2x1028KVA (~2048KVA) và P thực tế = ~ 960 KW ÷ 1000 KW → Thực tế đạt 60% định mức;
- I thiết kế = 2x900A (~1800A) và I thực tế = ~1200A → Thực tế đạt 70% giá trị định mức;
- F thiết kế = 2÷200Hz và F thực tế = 50Hz → Đáp ứng yêu cầu điều chỉnh tần số.
Khi được FLSmidth cung cấp lần đầu (giai đoạn lắp đặt ban đầu của nhà máy), cánh quạt và trục quạt ID không đồng bộ. Sau một thời gian vận hành, quạt ID thường vận hành ở chế độ tiêu hao công suất thấp hơn nhiều so với định mức thiết kế, Công ty đã có văn bản yêu cầu FLSmidth xem xét giải quyết và đến đầu năm 2006, Công ty đã được FLSmidth cấp bù trục quạt ID kèm theo cánh quạt được tăng cứng để đáp ứng công suất cao hơn.
Về cơ bản, các thông số của cánh quạt ID mới hoàn toàn giống với các thông số của cánh quạt ID cũ nhưng trục quạt có khác nhau vì trục quạt ID mới là dạng gắn liền với cánh quạt, còn trục quạt ID cũ là dạng rời. Do vậy, khi tiến hành lắp đặt quạt ID mới, cần thực hiện các bước chuẩn bị và nghiên cứu, lắp đặt kỹ lưỡng để tránh những trục trặc có thể xảy ra, đồng thời phải đạt được hiệu suất vận hành mong muốn. (Hình 1)
Về nguyên tắc, để tăng công suất quạt có 2 cách cơ bản: (1) Thay đổi hình học profin cánh quạt hoặc (2) Tăng tốc độ làm việc của cánh quạt mà theo cách này, về lý thuyết nếu tốc độ quạt tăng n% thì công suất quạt sẽ tăng ở mức mũ 3 của n.
Trên cơ sở tình hình thực tế, Vicem Hải Phòng đã chọn giải pháp tăng tốc độ vòng quạt của cánh quạt và vấn đề đặt ra ở đây là cần khảo sát tính đáp ứng của hệ thống mạch điều khiển, biến tần và động cơ khi áp dụng giải pháp này.
Quỳnh Trang (Theo TTKHKT Xi măng)
