Application du FD5000 à l'entraînement de ventilateurs synchrones pour la fusion de l'acier

Le frittage est une méthode essentielle d'agglomération du minerai de fer. La machine de frittage à aspiration linéaire est largement utilisée pour produire du minerai fritté. Le ventilateur d'extraction principal, composant crucial, influe directement sur le rendement de la machine, la qualité du produit et la consommation énergétique. Cette solution propose un nouveau système de récupération de chaleur de frittage à trois unités (SHRT). Ce système intègre, en série coaxiale, une turbine de récupération de chaleur résiduelle, le ventilateur d'extraction principal et un moteur synchrone. Le moteur synchrone est entraîné par un convertisseur de fréquence haute tension de la série FD5000.

Plan de mise en œuvre

Le ventilateur de tirage induit mélange les gaz de combustion des cheminées n° 1 et n° 2 et les dirige vers une chaudière de récupération de chaleur à haut rendement. Le système de chaudière produit de la vapeur surchauffée et de la vapeur saturée à basse pression, qui alimentent ensuite la turbine à vapeur pour la production d'électricité. Cependant, la température des gaz d'échappement du ventilateur de tirage induit reste supérieure à 150 °C, ce qui offre la possibilité d'une récupération de chaleur supplémentaire. Le système de production d'électricité à partir de la chaleur résiduelle du frittage comprend un ventilateur de circulation. Ce ventilateur dérive une partie des gaz d'échappement : une partie est rejetée dans l'atmosphère via un clapet anti-retour à trois voies, tandis que l'autre partie est pressurisée et renvoyée dans le plénum d'air du refroidisseur annulaire. Ce processus permet à la fois de refroidir le minerai fritté et d'augmenter la température des gaz d'échappement du refroidisseur annulaire.

La valorisation de la chaleur résiduelle du frittage permet de convertir la chaleur des gaz d'échappement en énergie électrique. Cette technologie ne génère aucune émission supplémentaire de gaz résiduaires, de scories ou de poussières. Elle améliore considérablement l'efficacité énergétique du procédé de frittage. En moyenne, la récupération de la chaleur résiduelle de chaque tonne de minerai fritté permet de produire 20 kWh d'électricité. Cela réduit la consommation énergétique globale par tonne d'acier d'environ 8 kg de charbon standard, aidant ainsi les aciéries à atteindre leurs objectifs d'économie d'énergie et de réduction des émissions.

Le moteur fonctionne sous 10 kV avec une puissance de 4 500 kW. Le système utilise le convertisseur de fréquence FD5000-10-4500F-1A en configuration de dérivation automatique. Une armoire de commande gère le fonctionnement du convertisseur. En cas de défaillance de ce dernier, le système bascule rapidement la charge vers l'armoire de dérivation. Ce dispositif permet un fonctionnement direct à la fréquence du réseau, garantissant ainsi une production de frittage continue et sans interruption.

Avantages de l'application

1.Économies d'énergie importantes : C'est l'avantage le plus direct. La consommation d'énergie des ventilateurs et des pompes est proportionnelle au cube de leur vitesse de rotation. Le réglage du débit d'air par variateur de fréquence, plutôt que par simple limitation de la vitesse, permet de réaliser des économies d'électricité substantielles.

2.Excellente régulation et contrôle de la vitesse : la technologie d’entraînement à fréquence variable haute tension fournit une puissance de sortie élevée et génère une pollution harmonique minimale sur le réseau électrique.

3.Démarrage en douceur et protection des équipements : La conversion de fréquence permet un courant de démarrage progressif. Cette approche évite efficacement l’impact d’un démarrage direct à fréquence secteur sur le moteur et le réseau électrique, prolongeant ainsi la durée de vie des équipements.

4.Contrôle de procédé amélioré : Il permet un réglage plus précis et flexible des paramètres de procédé tels que le volume d’air et la pression négative. Ce contrôle amélioré contribue à stabiliser le processus de frittage et à améliorer la qualité du produit.