產(chǎn)品與解決方案/PRODUCT AND SOLUTIONS
少用電 用好電 再生電 存儲(chǔ)電 防爆電
解決方案
高壓變頻器在燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
1引言
眾所周知,,在我國(guó)因SO2排放而形成的酸雨危害日益嚴(yán)重,每年造成數(shù)千億的經(jīng)濟(jì)損失,,SO2及酸雨污染已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素,。“十二五”期間,,SO2減排成為環(huán)保工作的重點(diǎn),。鋼鐵行業(yè)是SO2排放的主要行業(yè)之一,特別是燒結(jié)生產(chǎn)工序的SO2排放總量占到鋼鐵行業(yè)SO2排放總量的50%,,解決好燒結(jié)工序的SO2減排,,就是抓住了鋼鐵行業(yè)SO2減排工作的重點(diǎn),將為鋼鐵行業(yè)完成“十二五”規(guī)劃中要求的SO2減排任務(wù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
2原生產(chǎn)狀況以及工藝要求
吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司成立于2001年5月,,是全國(guó)知名民企建龍重工集團(tuán)的下屬子公司,,是集燒結(jié)、煉鐵,、煉鋼,、軋材于一體的綜合型鋼鐵加工企業(yè),是吉林省民營(yíng)經(jīng)濟(jì)納稅金星企業(yè)和省再就業(yè)明星企業(yè),。建龍集團(tuán)煉鐵廠燒結(jié)車間有一座360平米燒結(jié)機(jī),,配有1套煙氣脫硫裝置,脫硫入口煙氣接至燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)房外出口煙道,。經(jīng)過(guò)脫硫后,,凈煙氣經(jīng)脫硫塔煙囪排放,燒結(jié)煙氣脫硫工藝流程如圖1所示,。
來(lái)自燒結(jié)廠引風(fēng)機(jī)的煙氣,,經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入冷卻器。在冷卻器中,,原煙氣被工業(yè)水和來(lái)自吸收塔的漿液冷卻,,然后煙氣以一定壓力導(dǎo)入吸收塔進(jìn)行反應(yīng),凈化后的煙氣從脫硫塔煙囪排出,。脫硫塔將吸收后的SO2通過(guò)相關(guān)裝置轉(zhuǎn)化為硫酸鈣,,并排出至指定位置。
增壓風(fēng)機(jī)是用于克服脫硫裝置的煙氣阻力,,將原煙氣引入脫硫系統(tǒng),,并穩(wěn)定出口壓力的主要設(shè)備。增壓風(fēng)機(jī)作用是克服脫硫裝置的阻力,,補(bǔ)償煙氣在脫硫裝置中的壓力損失,。脫硫系統(tǒng)的阻力主要由煙道沿程阻力、冷卻器,、除霧器阻力及脫硫塔內(nèi)液位高度形成的壓力等組成,。
脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓頭按下列要求選擇:
(1)脫硫增壓風(fēng)機(jī)的基本風(fēng)量按吸收塔的設(shè)計(jì)工況下的煙氣量考慮,。脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量不低于10%,。
(2)脫硫增壓風(fēng)機(jī)的基本壓頭為脫硫裝置本身的阻力及脫硫裝置進(jìn)出口的壓差之和,。進(jìn)出口壓力由主題設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)提供,。脫硫增壓風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不低于20%。
增壓風(fēng)機(jī)是煙氣脫硫裝置中最主要的輔機(jī)之一,,增壓風(fēng)機(jī)是脫硫系統(tǒng)中的用電大戶,,其運(yùn)行效率的高低,對(duì)廠用電率的影響是舉足輕重的,,同時(shí)為了滿足煙氣脫硫需要以及風(fēng)機(jī)磨損等因素的影響,,往往考慮較大的余量,,因此對(duì)增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造可以提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,提高穩(wěn)定性,,進(jìn)而保證脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性,,同時(shí)還能取得良好的節(jié)能效果,達(dá)到節(jié)能降耗目的,。
3系統(tǒng)改造方案節(jié)能原理
風(fēng)機(jī)負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理,,風(fēng)機(jī)的工作特性如圖2所示。
曲線①為風(fēng)機(jī)按轉(zhuǎn)速N1工作時(shí)的特性曲線,,曲線②為風(fēng)機(jī)按轉(zhuǎn)速N2工作時(shí)的特性曲線,③④為風(fēng)道阻力曲線,。
在第一種負(fù)載工況下,,風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn),風(fēng)量為Q1,,風(fēng)壓為H1,。如果風(fēng)機(jī)仍然按N1速度定速運(yùn)行,用擋板將風(fēng)量調(diào)節(jié)為Q2時(shí),,風(fēng)壓將上升到H3,,風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用,,風(fēng)道阻力曲線由③變?yōu)棰?。在A、B兩點(diǎn),,風(fēng)機(jī)功率分別為PA=H1×Q1,,PB=H3×Q2,雖然Q2
4風(fēng)光牌JD-BP38-2240F 高壓變頻器產(chǎn)品性能
山東新風(fēng)光是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè),,JD-BP38系列高壓變頻器以高速DSP為控制核心,,采用無(wú)速度矢量控制技術(shù)、功率單元串聯(lián)多電平技術(shù),,其諧波指標(biāo)小于IEE519-1992的諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),,輸入功率因數(shù)高,輸出波形質(zhì)量好,,不必采用輸入諧波濾波器,、功率因數(shù)補(bǔ)償裝置和輸出濾波器;不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),、噪音,、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題,,可以使用普通的異步電機(jī),。
風(fēng)光牌高壓變頻器為高--高電壓源型模式,,由移相變壓器,功率單元和控制器組成,。JD-BP38-2240F高壓變頻器采用48脈沖整流,,功率單元每相采用8個(gè)功率單元串接組成,三相共24個(gè)單元,;輸出相電壓為17電平,,輸出線電壓33電平,功率單元旁路單元采用可控硅作為旁路器件,,不降額運(yùn)行,。控制器部分以高速微處理器實(shí)現(xiàn)控制以及與子微處理器間進(jìn)行通信,。風(fēng)光高壓變頻器采用模塊化設(shè)計(jì),,互換性好、維修簡(jiǎn)單,。JD-BP38-2240F高壓變頻器主要技術(shù)參數(shù)如表2所示,。
風(fēng)光高壓變頻器除具有一般普通變頻器的性能外,還具有以下突出特點(diǎn):
?。?)采用高速DSP作為中央處理器,,運(yùn)算速度更快,控制更精準(zhǔn),。
?。?)飛車啟動(dòng)功能。能夠識(shí)別電機(jī)的速度并在電機(jī)不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動(dòng),。
?。?)完整的工頻/變頻自動(dòng)互切技術(shù)。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜,,不僅可實(shí)現(xiàn)變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行狀態(tài),,還可實(shí)現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運(yùn)行的功能,整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程不會(huì)對(duì)用戶設(shè)備的運(yùn)行造成任何影響,。
?。?)旋轉(zhuǎn)中再啟動(dòng)功能。運(yùn)行過(guò)程中高壓瞬時(shí)掉電3s內(nèi)恢復(fù),,高壓變頻器不停機(jī),,高壓恢復(fù)后變頻自動(dòng)運(yùn)行到掉電前的頻率。
?。?)線電壓自動(dòng)均衡技術(shù)(星點(diǎn)漂移技術(shù)),。變頻器某相有單元故障后,為了使線電壓平衡,傳統(tǒng)的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓,,而線電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調(diào)整相與相之間的夾角,,在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線電壓均衡輸出。
?。?)具備突發(fā)相間短路保護(hù)功能,。如果由于設(shè)備原因及其他原因造成輸出短路,此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護(hù)功能,,將會(huì)導(dǎo)致重大事故,。風(fēng)光變頻器在發(fā)生類似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出,保護(hù)設(shè)備不受損害,,避免事故的發(fā)生,。
5 增壓風(fēng)機(jī)變頻改造主回路
脫硫增壓風(fēng)機(jī)是脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一,如果不能保證增壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行,,將迫使脫硫系統(tǒng)停運(yùn),,影響燒結(jié)生產(chǎn)。因此,,增壓風(fēng)機(jī)變頻改造要在選擇可靠性高的變頻器產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,還應(yīng)該配備工頻旁路柜,,即便變頻器故障,、檢修時(shí)也可實(shí)現(xiàn)電機(jī)工頻旁路運(yùn)行,以保證風(fēng)機(jī)拖動(dòng)而不影響脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行,。配備工頻旁路柜的作用是,,如果發(fā)生變頻器故障跳閘,能夠切換為工頻旁路運(yùn)行,。變頻器故障消除恢復(fù)投運(yùn)時(shí),,可以先切除增壓風(fēng)機(jī)旁路開(kāi)關(guān),依托變頻器的飛車啟動(dòng)功能,,在增壓風(fēng)機(jī)高速惰走的情況下恢復(fù)變頻器設(shè)備運(yùn)行,,從而大大減小風(fēng)壓波動(dòng)的時(shí)間。其主回路如圖3所示,,采用一拖一手動(dòng)旁路帶星點(diǎn)柜控制方案,。
燒結(jié)廠脫硫增壓風(fēng)機(jī)原配置帶星點(diǎn)柜配置液阻啟動(dòng)柜,本次改造保留原有星點(diǎn)柜和液阻柜保持不變,。需要將星點(diǎn)柜斷路器的一組常開(kāi)點(diǎn)引至變頻器,。需要變頻拖動(dòng)電機(jī)時(shí),液阻柜按原控制方式啟動(dòng),。即上級(jí)高壓開(kāi)關(guān)柜給變頻器送電后,,液阻柜得到開(kāi)關(guān)柜閉合狀態(tài)信號(hào)后就啟動(dòng)。星點(diǎn)柜閉合后,,變頻器檢測(cè)到閉合信號(hào)后方具備開(kāi)機(jī)條件,,然后根據(jù)實(shí)際情況給變頻器啟動(dòng)信號(hào),,進(jìn)行變頻運(yùn)行。工頻運(yùn)行時(shí),,閉合K3,,液阻柜按原先工頻方式啟動(dòng),完成星點(diǎn)柜和液阻柜的啟動(dòng),,達(dá)到電機(jī)軟啟動(dòng),。
保持現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)不變。
旁路柜中,,共有3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān),,為了確保不向變頻器輸出端反送電,K2與K3采用機(jī)械互鎖操動(dòng)機(jī)構(gòu),,實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖,。當(dāng)K1、K2閉合,,K3斷開(kāi)時(shí),,電機(jī)變頻運(yùn)行;當(dāng)K1,、K2斷開(kāi),,K3閉合時(shí),電機(jī)工頻運(yùn)行,,此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來(lái),,便于檢修、維護(hù)和調(diào)試,。
旁路柜必須與上級(jí)高壓斷路器DL連鎖,,DL合閘時(shí),絕對(duì)不允許操作旁路隔離開(kāi)關(guān)與變頻輸出隔離開(kāi)關(guān),,以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象,,確保操作人員和設(shè)備的安全。
故障分閘:將變頻器“高壓分?jǐn)唷毙盘?hào)與旁路柜“變頻投入”信號(hào)串聯(lián)后,,并聯(lián)于高壓開(kāi)關(guān)分閘回路,。在變頻投入狀態(tài)下,當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí),,分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入,;旁路投入狀態(tài)下,變頻器故障分閘無(wú)效,。
保護(hù):保持原有對(duì)電機(jī)的保護(hù)及其整定值不變,。對(duì)于差動(dòng)保護(hù),在變頻運(yùn)行期間不可用,可以通過(guò)后臺(tái)控制退出保護(hù)壓板,,在旁路運(yùn)行時(shí)投入保護(hù)壓板,。
6增壓風(fēng)機(jī)變頻改造效果
6.1節(jié)能效果
本脫硫增壓風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目于2012年11月7日正式投入運(yùn)行,至今運(yùn)行正常,。投入變頻器后根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙氣多少,,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,可以非常平滑地控制增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,,控制增壓風(fēng)機(jī)入口為所需負(fù)壓,,保證燒結(jié)正常生產(chǎn)。
在燒結(jié)產(chǎn)量基本相同的情況下,,煉鐵廠節(jié)能服務(wù)中心對(duì)增壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)參數(shù)實(shí)際測(cè)量如表3所示,。增壓風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行,電機(jī)實(shí)際功率1073.23kW,;增壓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行,,電機(jī)實(shí)際功率658.24kW;電機(jī)功率減小414.99kW,。按照增壓風(fēng)機(jī)年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7000h,,年節(jié)省電量大約為290.493萬(wàn)kW·h,電價(jià)按照0.30元/kW·h計(jì),,則一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)變頻改造的收益為871499元,。
6.2其他效果
(1)改善了工藝,容易實(shí)現(xiàn)燒結(jié)系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合,,提高了脫硫增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。
(2)延長(zhǎng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命,。增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),,啟動(dòng)電流大(約5~7倍額定電流),對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的機(jī)械沖擊力很大,,嚴(yán)重影響其使用壽命,。而采用變頻調(diào)速后,可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停止,,對(duì)電機(jī)幾乎不產(chǎn)生沖擊,,可大大延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。
(3)減少閥門機(jī)械和風(fēng)機(jī)葉輪的磨損,。變頻改造后,,降低了增壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,減少了風(fēng)機(jī)葉輪的磨損,,減少了風(fēng)機(jī)振動(dòng),。延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的大修周期,節(jié)省檢修費(fèi)用。
(4)便于實(shí)現(xiàn)脫硫增壓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)化,。脫硫系統(tǒng)的的風(fēng)量經(jīng)常需要根據(jù)燒結(jié)煙氣的多少變化,,在過(guò)去用擋板調(diào)節(jié)時(shí),存在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)度與流量的關(guān)系曲線的線形問(wèn)題,。而變頻調(diào)速始終保持在線形高精度0.1~0.01Hz的范圍內(nèi)工作,,容易實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。
7結(jié)束語(yǔ)
建龍鋼鐵煉鐵廠燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機(jī)高壓變頻器投運(yùn)以來(lái),,其性能穩(wěn)定,、節(jié)能效果明顯,可以根據(jù)燒結(jié)煙氣工況情況,,對(duì)脫硫增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié),,大大提高燒結(jié)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,提高了燒結(jié)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,。在鋼廠風(fēng)機(jī)上應(yīng)用高壓變頻器節(jié)能降耗,,是國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗不可缺少的技術(shù)手段。高壓變頻器在電力,、冶金,、石化、水泥,、礦山等高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各個(gè)行業(yè)越來(lái)越會(huì)大顯身手,。