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旭陽公司焦?fàn)t尾氣除塵風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造

發(fā)布時(shí)間:2014-04-14 作者:新風(fēng)光

1引言
  旭陽煤化工集團(tuán)是全球領(lǐng)先的煤化工產(chǎn)品供應(yīng)商,集團(tuán)總部位于北京,,核心業(yè)務(wù)為生產(chǎn),、銷售焦炭、焦化產(chǎn)品及深加工煤化工產(chǎn)品,。河北旭陽焦化有限公司是旭陽煤化工集團(tuán)下屬子公司,,年生產(chǎn)能力200萬噸焦化及配套粗苯、焦油,、硫銨等,。企業(yè)2009年全年實(shí)現(xiàn)銷售收入43億元,實(shí)現(xiàn)利稅5.06億元,。
  河北省旭陽焦化集團(tuán)焦?fàn)t是焦化廠的主要生產(chǎn)設(shè)備,,也是焦化廠生產(chǎn)過程中最大的污染源之一。焦化廠在生產(chǎn)過程,、推焦過程中排放大量溫度高,、濃度大的有害氣體及易擴(kuò)散的煙塵,對(duì)人體危害極大,。尤其在焦?fàn)t爐頂大氣中苯可溶物嚴(yán)重超標(biāo),,焦?fàn)t工作區(qū)粉塵濃度也超標(biāo),嚴(yán)重危及職工的身體健康,。
  按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297一1996),,對(duì)煙氣必須冷卻、凈化,,由引風(fēng)機(jī)將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統(tǒng)中備用,。因此,每座焦?fàn)t需配有一套除塵系統(tǒng),。一期工程的地面除塵站使用的是一臺(tái)630kW/10kV的高壓電機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī),,抽取前級(jí)焦?fàn)t出焦時(shí)產(chǎn)生的焦?fàn)t煙氣和灰塵,吸收的煙塵和氣體進(jìn)入除塵站的布袋除塵器濾除粉塵和有害物質(zhì)以后,,高溫氣體經(jīng)高爐排放到空氣中,。除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)型號(hào)AI850,。由于焦?fàn)t周期性間斷推焦,,為滿足節(jié)能和環(huán)保要求,要求風(fēng)機(jī)在整個(gè)煉焦工作周期內(nèi)變速運(yùn)行,,推焦時(shí)高速運(yùn)行,,不推焦時(shí)低速運(yùn)行。原系統(tǒng)采用液力偶合器調(diào)速,,高速800rpm,,低速600rpm。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)液力偶合器技術(shù)存在著局限性,,主要表現(xiàn)在:
 ?。?)調(diào)速范圍在40%~95%之間,轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,;造成能源浪費(fèi),。
  (2)液力偶合器本身包含油路,,水路等多套系統(tǒng),,故障率高,液力偶合器一旦故障,,只能停機(jī)維修,,無法切換至工頻旁路運(yùn)行,造成焦?fàn)t停產(chǎn),,不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要,。
  (3)液力偶合器在調(diào)速越低時(shí)效率越低,,調(diào)速的節(jié)能效果大打折扣,。
  (4)調(diào)節(jié)精度低,、線性度差,,響應(yīng)慢。
 ?。?)電機(jī)仍然為直接啟動(dòng),,需要啟動(dòng)裝置,啟動(dòng)沖擊也大,,并且不能頻繁啟動(dòng),。
  隨著高壓變頻器應(yīng)用的越來越普遍,高壓變頻器的性價(jià)比越來越高,,相比液力偶合器變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn):
 ?。?)高壓變頻器調(diào)速范圍大,精度高,,調(diào)速范圍為0-100%,。
  (2)高壓變頻器是高科技產(chǎn)品,,可靠性高,,基本免維護(hù),萬一變頻器故障,,電機(jī)還可以直接掛電網(wǎng)工頻運(yùn)行,,不會(huì)造成生產(chǎn)損失,。
  (3)高壓變頻器在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率(大于96%),。
 ?。?)高壓變頻器對(duì)電機(jī)及負(fù)載機(jī)械實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng),如果工藝需要,,電機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)多次重復(fù)啟動(dòng),。
  (5)高壓變頻器不會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)速度的高低而增加成本,,而低速大容量的電機(jī)用液力偶合器調(diào)速,,成本將大大增加,有些時(shí)候甚至無法實(shí)現(xiàn),。
  鑒于此,,在2009年節(jié)能改造工作中,焦化廠領(lǐng)導(dǎo)決定對(duì)地面除塵站除塵風(fēng)機(jī)(一期工程)進(jìn)行改造,,經(jīng)多方考察,,選中山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP38-630F型高壓變頻器對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
2高壓變頻器技術(shù)改造方案
  除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動(dòng)力中樞,,一旦除塵風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行,,不但影響生產(chǎn),還有可能威脅到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員的人身安全,;另外,,調(diào)速系統(tǒng)工作的環(huán)境比較惡劣;同時(shí)焦?fàn)t又周期性間斷推焦,;所以,,和除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓調(diào)速系統(tǒng)方案應(yīng)周密細(xì)致,經(jīng)過雙方技術(shù)人員的合作,,制定了一期工程除塵風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造方案,。改造方案如下:
2.1 設(shè)備配置
  風(fēng)光高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由一次回路進(jìn)線柜(旁路柜)、變壓器柜,、變頻單元柜和操作控制柜組成,。旁路柜在變頻器維護(hù)過程中或變頻器出現(xiàn)故障時(shí),將電機(jī)投入到工頻電網(wǎng)運(yùn)行,,保證生產(chǎn)不受影響,。變頻運(yùn)行時(shí),變頻器為電機(jī)提供全面的保護(hù),。高壓變頻器旁路柜一次回路如圖1所示,。

  DL:用戶高壓真空斷路器
  K1,、K2,、K3:高壓變頻器內(nèi)置高壓隔離開關(guān)
  BPQ:JD-BP38-630F高壓變頻器
  D:630kW/10kV異步電動(dòng)機(jī)。
  圖1手動(dòng)旁路柜中,共有3個(gè)高壓隔離開關(guān),,為了確保不向變頻器輸出端反送電,,K2與K3采用電磁互鎖操動(dòng)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)電磁互鎖,。當(dāng)K1,、K3閉合,K2斷開時(shí),,電機(jī)變頻運(yùn)行,;當(dāng)K1、K3斷開,,K2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,,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關(guān)與變頻輸出隔離開關(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,。
  現(xiàn)場(chǎng)控制要求可以遠(yuǎn)程和本機(jī)控制。風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí),,如果變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障,,變頻器自動(dòng)停機(jī)。遠(yuǎn)程控制時(shí),,通過操作臺(tái)工頻/變頻旋鈕把電機(jī)切換到工頻電網(wǎng)運(yùn)行,,當(dāng)推焦周期結(jié)束后,檢修變頻器,。變頻器檢修完畢后,,通過把操作臺(tái)工頻/變頻旋鈕打到變頻位置,返回變頻調(diào)速狀態(tài),。本機(jī)控制時(shí),,通過變頻器控制柜工頻/變頻旋鈕把電機(jī)切換到工頻電網(wǎng)運(yùn)行,當(dāng)推焦周期結(jié)束后,,檢修變頻器,。變頻器檢修完畢后,通過把變頻器工頻/變頻旋鈕打到變頻位置,,返回變頻調(diào)速狀態(tài),。
2.2電機(jī)及風(fēng)機(jī)參數(shù)

2.3除塵風(fēng)機(jī)工藝要求
  除塵風(fēng)機(jī)用于焦炭出焦時(shí)除塵使用,,該焦?fàn)t有3臺(tái)推焦車,1,、2號(hào)不能同時(shí)推焦,,1、2號(hào)與3號(hào)可能有同時(shí)推焦的可能,,單爐推焦瞬間風(fēng)量達(dá)到800rpm,,兩臺(tái)同時(shí)推焦870rpm,并且需要持續(xù)80S,,不推焦時(shí)600rpm就可以,。
  采用變頻器改造后,為了節(jié)省電能,,除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為高低速兩檔運(yùn)行,,不出焦時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速約600rpm,;出焦時(shí),,風(fēng)機(jī)升速至800rpm(或者870rpm)。
  具體操作如下:推焦除塵風(fēng)機(jī)平時(shí)不出焦時(shí)在低速運(yùn)行(30Hz ),。推焦機(jī)開始推焦時(shí),,推焦桿離開限位推出后給變頻器發(fā)出高速信號(hào)(40Hz ),風(fēng)機(jī)啟動(dòng)到高速,,待推焦桿退回時(shí)經(jīng)一定延遲時(shí)間(40S)給變頻器發(fā)出降速信號(hào),,降為低速(30Hz)。
2.4 監(jiān)控和操作
  除塵風(fēng)機(jī)在不推焦時(shí),,只需要很低的轉(zhuǎn)速,,根本不需要滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。利用高壓變頻器根據(jù)實(shí)際需要對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變速運(yùn)行,,既改善了工藝,,又達(dá)到節(jié)能降耗的目的和效果。
  對(duì)除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻監(jiān)控具體實(shí)現(xiàn)過程如下:變頻器操作可以在本機(jī)控制,,也可以遠(yuǎn)程操作,。變頻器包括一臺(tái)內(nèi)置的PLC,用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理,,以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)(如RS485)的協(xié)調(diào),,并且可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展控制開關(guān)量,增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性,。變頻器也可由控制室的上位機(jī)或操作臺(tái)進(jìn)行操作,。
  現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以通過上位機(jī)或操作臺(tái)對(duì)變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作并監(jiān)控變頻器運(yùn)行狀態(tài),可以根據(jù)工況需要自由設(shè)定,,完全可以滿足工藝要求,。
  上位機(jī):可以通過上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,,一方面便于用戶隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況,另一方面,,也利于設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷和維護(hù),故障問題可以及時(shí)得到解決,。
  操作臺(tái):可以通過操作臺(tái)對(duì)變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程操作,,包括:工頻/變頻切換。
2.5現(xiàn)場(chǎng)所需開關(guān)量節(jié)點(diǎn)

3風(fēng)光牌JD-BP38-630F 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)
  山東新風(fēng)光是國家高新技術(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-BP38-630F高壓變頻器采用48脈沖整流,功率單元每相采用7個(gè)功率單元串接組成,,三相共21個(gè)單元,;輸出相電壓為15電平,輸出線電壓 29電平,,功率單元旁路單元采用可控硅作為旁路器件,。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-BP38-630F高壓變頻器主要技術(shù)參數(shù)如下表3所示,。

4設(shè)備運(yùn)行情況
  從2009年10月31日正式投入運(yùn)行以來,一直正常運(yùn)轉(zhuǎn),,沒有出現(xiàn)故障,??偟膩碚f,投入變頻器后有以下優(yōu)點(diǎn):
 ?。?)運(yùn)行穩(wěn)定,,安全可靠。原來使用液力偶合器大概60天左右就必須更換軸承,,每次需停爐半天左右,,帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。JD-BP38系列高壓變頻器具有免維護(hù)的特點(diǎn),,只需定期除塵,,不用停機(jī),保證了生產(chǎn)的連續(xù)性,。
 ?。?) 電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停止,。避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的電氣和機(jī)械沖擊,,使風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)。
 ?。?) 運(yùn)行工況改善,,工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低。
  隨著焦?fàn)t生產(chǎn)除塵的需要,,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,,進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量,滿足焦?fàn)t生產(chǎn)工藝的需要,,現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境大為改善,,工作強(qiáng)度大大降低。
 ?。?)延長(zhǎng)了電機(jī),、風(fēng)機(jī)的使用壽命,提高了風(fēng)機(jī)的利用效率,。原舊焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中,,經(jīng)常造成風(fēng)機(jī)和電機(jī)的損壞,維護(hù)工作量大,,檢修費(fèi)用高,,采用變頻技術(shù)調(diào)速后,減少了機(jī)械磨損,,保證了風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行,。
  (5)調(diào)速范圍寬,調(diào)速精度高,。
  除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量經(jīng)常需要根據(jù)工藝的需要變化,,在過去液力偶合器調(diào)節(jié)時(shí),出現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開度與流量的非線形問題,,致使調(diào)節(jié)失誤,,采用變頻拖動(dòng)風(fēng)機(jī)可以在0~50Hz范圍內(nèi)任意調(diào)速,調(diào)速精度高,,可保持在0.1~0.01Hz范圍內(nèi)工作,,便于實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)自動(dòng)化控制。
 ?。?)變頻器具有多項(xiàng)保護(hù)功能,,十分完善,。
  與原來舊系統(tǒng)相比較,,變頻器具有過流、短路,、過壓,、欠壓、缺相,、溫升保護(hù)等多項(xiàng)保護(hù)功能,,更精確地保護(hù)了電機(jī)。
 ?。?)節(jié)能效果顯著,,大大降低了電耗。
5 節(jié)能分析
  焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器投入使用以來,,運(yùn)行情況良好,,基本達(dá)到預(yù)期的改造目的。
  除塵風(fēng)機(jī)只有在推焦車推焦的時(shí)候需要高速,,帶動(dòng)風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行使風(fēng)機(jī)的吸力達(dá)到1.5KPa即可滿足工藝要求,,達(dá)到除塵的效果,滿足環(huán)保要求,。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際考察,,旭陽焦化公司一期的焦?fàn)t生產(chǎn)情況是:推焦車每天生產(chǎn)焦炭110爐,每一次往外推焦時(shí)都需要除塵風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行,,而且每一次推焦持續(xù)的時(shí)間是80S,。焦?fàn)t每爐周期10min,80S要求除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速800rpm(40Hz)或870 rpm(43.5Hz),,其余時(shí)間要求風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速600rpm(30Hz),。
  除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器改造前后,今年和去年同期相比,,以噸焦炭電耗來分析節(jié)能數(shù)據(jù)(單位:度/噸焦炭),,如表4所示:

  從上表4統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看,,2009年1~6月同2010年1~6月相比較,噸焦炭電耗有較大幅度下降,,下降達(dá):18.17%,,其中主要的節(jié)電是由高壓變頻器完成的。
  以焦炭除塵風(fēng)機(jī)消耗電量來分析節(jié)能效果,,根據(jù)旭陽公司生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表,,2009年1~6月同2010年1~6月相比,焦化廠2009年上半年焦炭產(chǎn)量為438020噸,,2010年上半年焦炭產(chǎn)量為439334噸,,產(chǎn)量基本相同,統(tǒng)計(jì)除塵風(fēng)機(jī)消耗電量如下表5所示:

  從表5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看,,除塵風(fēng)機(jī)節(jié)電率為:(1780720-1193034)/1780720=33%,,6個(gè)月共節(jié)約用電58.7萬度,平均每月節(jié)約用電9.78萬度,,年節(jié)電量可估算為:9.78×12=117萬度,。以電價(jià)0.45元/度計(jì)算,焦化廠一期焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)年節(jié)電費(fèi):117×0.45=52.65萬元,。
6結(jié)束語
  從風(fēng)光牌JD-BP38-630F高壓變頻器在旭陽焦化公司一期焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)近一年運(yùn)行情況來看,,變頻系統(tǒng)滿足了焦化廠連續(xù)生產(chǎn)的需要,用戶非常滿意,。在今年旭陽焦化公司二期焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)改造中也采用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-900F高壓變頻器,。