一、概述
上世紀70年代曾經(jīng)有過全民大辦化肥,那時,在全國很多縣都興辦了化肥廠,主要生產(chǎn)氨水、磷銨。隨著國內(nèi)設(shè)計院能夠完成小化肥成套生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計,生產(chǎn)尿素的原料主要是液氨和二氧化碳氣體,在這些化肥廠中有部分化肥廠用國產(chǎn)成套設(shè)備生產(chǎn)尿素。
二、尿素生產(chǎn)工藝
將二氧化碳氣體經(jīng)壓縮機加壓,使壓力達到16kg并進入尿素合成塔。從合成氨車間氨庫來的液氨進入氨儲罐,經(jīng)過氨升壓泵加壓進入高壓液氨泵,加壓至20kg左右,經(jīng)過預(yù)熱后進入甲胺噴射器作為推動液,將來自甲胺分離器的甲胺溶液增壓后混合一起進入尿素合成塔,在觸媒的作用下合成尿素。尿素合成塔內(nèi)溫度為186~190℃,壓力為200kg左右,NH3/CO2的摩爾比和H2O/CO2的摩爾比控制在一定的范圍內(nèi)。合成后的氣液混合物進入一段分解,進行氣液分離,將分離氣體后的尿液送入二段分解,進一步將混合物中的氣體除去。凈化后的尿液依次進入閃蒸器、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)濃縮,最后得到尿素熔融物,用泵輸送到尿素造粒塔噴灑器,在空氣中沉降冷卻固化成粒狀尿素,通過尿素塔底刮料機用運輸皮帶送往儲存包裝車間打包后出廠。
某化肥廠由于生產(chǎn)工藝的需要,尿素生產(chǎn)中使用的2臺一甲泵、一臺氨泵和三臺氨水泵,為使進入合成塔的氨和二氧化碳的流量不致波動過大,需要進行調(diào)速控制。一甲泵(110kW)、氨泵(132kW))電動機的功率較大,原系統(tǒng)采用液力偶合器調(diào)速;氨水泵(11kW)功率較小,原系統(tǒng)采用電磁調(diào)速。
三、液力耦合器調(diào)速和電磁調(diào)速
1、液力偶合器調(diào)速
液力偶合器是通過控制工作腔內(nèi)工作油液的動量矩變化,來傳遞電動機能量,電動機通過液力偶合器的輸入軸拖動其主動工作輪,對工作油進行加速,被加速的工作油再帶動液力偶合器的從動工作渦輪,把能量傳遞到輸出軸和負載。液力偶合器有調(diào)速型和限矩型之分,前者用于電氣傳動的調(diào)速,后者用于電機的起動。調(diào)速型液力偶合器效率最大值為95%。液力偶合器的效率計算的公式為:
2、電磁調(diào)速
電磁調(diào)速系統(tǒng)由鼠籠異步電機、轉(zhuǎn)差離合器、測速電機和控制裝置組成,通過改變轉(zhuǎn)差離合器的激磁電流來實現(xiàn)調(diào)速。轉(zhuǎn)差離合器的本身的損耗是由主動部分的風阻、磨擦損耗及從動部分的機械磨擦損所產(chǎn)生的。如果考慮這些損耗與轉(zhuǎn)差離合器的激磁功率相平衡,且忽略不計的話,其效率可用下式計算:
四、一甲泵、氨泵和氨水泵的變頻調(diào)速節(jié)能
一甲泵、氨泵和氨水泵名義上是泵,實為壓縮機。壓縮機為恒轉(zhuǎn)矩負載,選用SB70通用變頻器。使用變頻調(diào)速代替液力偶合器調(diào)速的方法是,將液力偶合器拆除,用聯(lián)軸器連接電動機和負載軸。變頻器可用手動調(diào)速方式控制,一般情況下一甲泵變頻器的輸出頻率為35Hz~39Hz;氨泵變頻器的輸出為40Hz~44Hz,能夠滿足生產(chǎn)工藝要求。
負荷率為0.85時液力偶合器調(diào)速損耗的電能為:
對于電磁調(diào)速,因電機功率較小,用鼠籠電動機直接代換電磁調(diào)速電機。代換后驚喜地發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)條件相同的情況下,用電磁調(diào)速時三臺電動機要同時運行,用變頻調(diào)速后,只需運行二臺電動機即可滿足生產(chǎn)需要。這是因為電磁調(diào)速的效率較低,且調(diào)速越低,效率越低,而變頻調(diào)速的效率較高,且基本上與轉(zhuǎn)速無關(guān)。由于電機功率小,節(jié)能量有限,計算略。
五、結(jié)語
變頻調(diào)速改造后,年節(jié)電費17.48萬元,不到一年半可收回全部投資,獲得了較好的經(jīng)濟效益。另外,液力偶合器穩(wěn)定性較差,特別是調(diào)整后要較長的時間才能穩(wěn)定,不利于生產(chǎn)長期連續(xù)運行。變頻調(diào)速調(diào)節(jié)方便,調(diào)節(jié)精度高且穩(wěn)定,使裝置長期能夠可靠運行而避免的停工損失等經(jīng)濟效益是無法估量的。