中壓變頻器在燒結(jié)機頭除塵改造工程中的應用

潘天才

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煙塵治理

中壓變頻器在燒結(jié)機頭除塵改造工程中的應用

潘天才

(中鋼集團天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰疚錆h 430205)

摘要詳細介紹了ABB公司ACS5000系列中壓變頻器在土耳其ISDEMIR鋼廠燒結(jié)一廠機頭除塵改造工程中的應用，通過實際的運行監(jiān)測及計算分析，該設備的平均節(jié)電率為25%，達到了節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞燒結(jié)廠除塵風機中壓變頻器

0引言

土耳其ISDEMIR鋼廠燒結(jié)一廠建設有4臺75 m2燒結(jié)機，1976年投產(chǎn)，燒結(jié)機及附屬設施均為俄羅斯設計。燒結(jié)機頭除塵原采用多管旋風除塵器，隨著燒結(jié)機產(chǎn)能的提升改造及新排放標準的實施，原來的除塵系統(tǒng)無法滿足生產(chǎn)及排放的需求，鋼廠決定拆除原有多管旋風除塵器，新建靜電除塵器，主抽除塵風機采用2 500 kW中壓電機驅(qū)動。

按照該燒結(jié)廠的生產(chǎn)計劃，燒結(jié)主抽風機不允許頻繁啟動，燒結(jié)機平均每天滿負荷生產(chǎn)時間約為12 h，其余時間為怠速運行。如果風機工頻運行，只能通過調(diào)節(jié)風機入口風門的開度來調(diào)節(jié)風量以滿足生產(chǎn)工藝的要求，風機電機的有效使用率僅約50%～60%，大量電能浪費在風門上。經(jīng)與鋼廠充分交流，決定采用ABB公司ACS5000系列中壓變頻器來對主抽風機進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能降耗的目的。

1現(xiàn)場工藝條件

燒結(jié)生產(chǎn)是一種抽風燒結(jié)的過程，是將混合料(鐵礦粉、燃料、熔劑及返礦)配以適量的水分，混合、制粒，鋪在帶式燒結(jié)機的爐篦上，點火后用一定負壓抽風，使燒結(jié)過程自上而下地進行。除塵風機就是承擔負壓抽風的任務，含塵煙氣經(jīng)過靜電除塵器凈化后通過煙囪排放。風機電機的相關(guān)工藝參數(shù)詳見表1。

表1　風機電機參數(shù)

風機的性能曲線見圖1。

圖1　風機性能曲線

2變頻器及外圍控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

變頻器與燒結(jié)除塵主抽風機采用一拖一的控制方式，主回路及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖詳見圖2。

2.1主回路結(jié)構(gòu)

中壓變頻器采用ABB公司ACS5060型產(chǎn)品，不設工頻旁路回路，變頻器輸入額定電壓為AC 6 kV，輸出額定功率2 500 kW。

2.2燒結(jié)除塵主抽風機變頻外圍控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由操作員站、通訊網(wǎng)絡、PLC控制系統(tǒng)及變頻器控制系統(tǒng)等組成。

2.2.1變頻器與中壓開關(guān)柜MCB之間的信號交換

變頻器接收來自中壓開關(guān)柜MCB真空斷路器的合、分閘狀態(tài)信號。變頻器根據(jù)來自控制系統(tǒng)的指令及檢測到的MCB真空斷路器狀態(tài)信號，向中壓開關(guān)柜MCB發(fā)送合閘、分閘及故障跳閘的驅(qū)動信號。信號交換采用電纜硬接線的方式。

2.2.2變頻器與PLC控制系統(tǒng)的信號交換

變頻器與PLC控制系統(tǒng)間的信號交換分別采用通訊及硬接線兩種模式，以提高系統(tǒng)信號交換的可靠性。其中變頻器輸出至PLC控制系統(tǒng)的MCB允許合閘以及變頻器準備就緒、故障、報警、運行信號，PLC輸出至變頻器的MCB合閘、分閘以及變頻器啟動、停止、急停等信號，變頻器與PLC控制系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)速給定、轉(zhuǎn)速反饋等信號采用硬接線的方式；變頻器的輸入輸出電流、故障報警信息等其他監(jiān)控信號均采用ProfiBUS DP的通訊方式上傳至PLC控制系統(tǒng)供監(jiān)控顯示用。

2.2.3PLC控制系統(tǒng)與操作員站

操作員站組態(tài)軟件采用WinCC，操作員站與PLC之間通過交換機采用工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊。所有風機、變頻器及除塵系統(tǒng)的運行監(jiān)控信息全部在操作員站上顯示監(jiān)控，對風機變頻器的轉(zhuǎn)速設定由崗位操作工根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度的指令通過操作員站實時調(diào)整，已達到節(jié)能降耗的目的。

3變頻器的運行監(jiān)測數(shù)據(jù)及節(jié)能計算分析

3.1系統(tǒng)運行監(jiān)測數(shù)據(jù)

系統(tǒng)自2013年10月底完成改造并投產(chǎn)，一直運行穩(wěn)定。根據(jù)歷史記錄統(tǒng)計，自2013年12月1日至2014年11月30日止，風機主要運行在兩種工況下，即滿負荷和怠速運行狀態(tài)，滿負荷運行時間約4 000 h，怠速運行時間約3 000 h，其他工況運行約300 h，總耗電量1.334 129×107kW·h。操作員站歷史數(shù)據(jù)中典型的兩種工況下風機電機相關(guān)運行參數(shù)詳見表2。

表2　風機電機實際運行數(shù)據(jù)記錄

3.2年節(jié)電率計算

如采用風機入口風門來調(diào)節(jié)燒結(jié)機的抽風量，雖然燒結(jié)機在不同工況下實際需要的抽風量變化極大，但是風機電機總輸入功率在各種工況下變化不大，只是低抽風量工況下大部分能量白白浪費在了風門葉片處。工頻時風機電機的運行電流按270 A，功率因數(shù)按0.86來計算，根據(jù)年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，該臺燒結(jié)機組年運行約7 300 h。

采用風門調(diào)節(jié)工頻運行平均功率估算：

Pg=1.732×6 kV×270 A×0.86=2 413 kW。

工頻運行年耗電量估算：

Py=Pg×7300 h=2413 kW×7300 h=1.761 49×107kW·h。

實際采用變頻調(diào)速方式年耗電量為1.334 129×107kW·h，因此變頻方式下燒結(jié)除塵主抽風機節(jié)電率為：(1.761 49-1.334 129)/1.761 49=25%。

4結(jié)語

設備投運一年多來，節(jié)能效果顯著，而且風機、電機、供配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等運行一直穩(wěn)定可靠，滿足了燒結(jié)機連續(xù)生產(chǎn)、尾氣達標排放及系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的，得到了用戶的好評。根據(jù)國家相關(guān)節(jié)能減排新政，以及隨著國家新的排放標準的實施，環(huán)保類新建項目從立項之初就應該考慮應用變頻調(diào)速技術(shù)。類似的技術(shù)改造項目中，針對離心風機、水泵及壓縮機等平方轉(zhuǎn)矩型負載應優(yōu)先考慮使用變頻調(diào)速技術(shù)，逐步淘汰擋板門、閥門等機械調(diào)節(jié)方式，最大限度地減少能源消耗和污染物排放，提高社會及經(jīng)濟效益。

Application of Voltage Frequency Converter in Sintering Plant Dust Collection Project

PAN Tiancai

(SinosteelTianchengEnvironmentalProtectionScience&TechnologyCo.,LtdWuhan430205)

AbstractThis paper instroduces the application of the voltage frequency converter in dust collection fan in sinter plant secondary dust collection system of Isdemir. Through the calculation analysis and operation monitoring, the average power saving rate of the equipment can reach more than 25% and the purpose of saving energy and reducing consumption can be achieved.

Key Wordssinterfan of dust collectionvoltage frequency converter

作者簡介潘天才，男，1993年畢業(yè)于東北大學工業(yè)電氣自動化專業(yè)，現(xiàn)任職于中鋼集團天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，從事環(huán)保領(lǐng)域電氣自動化專業(yè)的工程設計、調(diào)試、技術(shù)咨詢等專業(yè)技術(shù)工作。

(收稿日期：2015-04-02)