焦化地面站除塵風機變頻改造紀實

1、中國自動化網(wǎng)-中國工業(yè)控制及自動化領域的領先媒體-致力成為業(yè)內(nèi)sns生態(tài)圈的締造者和領導者. 焦化地面站除塵風機變頻改造紀實1 引言焦爐在裝煤和出焦過程中，在裝煤孔和出焦處產(chǎn)生大量的高溫陣發(fā)性煙塵，煙氣中主要污染物有粉塵、苯可溶物、苯并吡等，嚴重污染工作區(qū)和工廠周圍環(huán)境，影響區(qū)域較大，危害工人和居民的身體健康。國家衛(wèi)生部、勞動人事部、財政部和全國總工會聯(lián)合頒布的文件，已將肺癌列為焦爐工人的職業(yè)病。國家非常重視解決焦爐煙塵污染問題，徹底治理焦爐煙塵污染問題已成為各焦化廠刻不容緩的環(huán)保課題。近年來，焦爐裝煤、出焦設備一般都配置煙塵捕集裝置和地面站煙氣凈化設施，通過這些措施使外排氣體達到國家要求標準

2、，但是在實際操作過程中，由于技術(shù)和運行成本的制約，地面站除塵系統(tǒng)運行成本比較高，采取先進手段對設備進行調(diào)速改造，是非常必要的。2 焦化地面站除塵風機調(diào)速方案選擇焦化地面站除塵風機用于裝煤、焦炭出焦時除塵使用。除塵風機在不裝煤、推焦時，只需要很低的風量，為了降低除塵系統(tǒng)的運行成本，需要對除塵風機進行調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)是20世紀年代末興起的一種新型電力傳動調(diào)速技術(shù)，它以轉(zhuǎn)矩大、精度高、功能強、可靠性高，操作方便，便于通訊等功能優(yōu)于以往的傳統(tǒng)調(diào)速方式(如變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速等)。變頻調(diào)速運行，是根據(jù)負載轉(zhuǎn)速的變化要求，改變供電電流的頻率，并配合電壓的調(diào)節(jié)，以獲得合理的運行工況。在不同的轉(zhuǎn)速情況下，均保

3、持較高的運行效率。變頻控制技術(shù)的應用，不僅降低了電能消耗，同時能改善啟動性能，保護電動機及負載設備免受瞬時啟動沖擊，延長其工作壽命，還提高電動機及負載設備的工作精確度。經(jīng)過多方比較性價比，通過招標方式，選用了中國名牌產(chǎn)品-山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-800F型高壓變頻器，改造取得了成功。圖1 裝煤除塵工藝流程3 正泰焦化地面站二合一除塵系統(tǒng)工藝流程3.1裝煤除塵工藝流程裝煤時，爐頂消煙除塵車行走到出焦后待裝煤的炭化室相應位置后，放下吸煙車的燃燒收集套筒，伸縮套筒與機側(cè)吸口接通，接通凈煤氣并點火，此時爐頂吸塵車出口可伸縮套筒與焦側(cè)集塵干管上裝煤煙氣轉(zhuǎn)換翻板閥接通，同時傳感

4、器向地面除塵站中央控制室發(fā)出電信號，此時風機由自控系統(tǒng)所發(fā)出的指令開始由低速轉(zhuǎn)為高速運轉(zhuǎn)。裝煤開始后，焦爐裝煤孔散發(fā)的煙塵，通過密封套筒進入煙塵收集車，先在燃燒器內(nèi)燃燒，再經(jīng)過風冷后送入地面除塵站，經(jīng)過蓄熱式冷卻器脫除火屑，再進入脈沖袋式除塵器凈化，最終由風機通過高煙囪排放。除塵器收集的粉塵打包外中國自動化網(wǎng)-中國工業(yè)控制及自動化領域的領先媒體-致力成為業(yè)內(nèi)sns生態(tài)圈的締造者和領導者. 售。裝煤完畢后收回套筒，同時傳感系統(tǒng)向地面站發(fā)出電信號，風機轉(zhuǎn)入低速運轉(zhuǎn)待機狀態(tài)。裝煤除塵工藝流程框如圖1所示。圖2 出焦除塵工藝流程3.2出焦除塵工藝流程入爐煤經(jīng)過高溫煉制成焦后，攔焦車移動至需要出焦的炭化

5、室相應位置，導焦柵對準即將出焦的炭化室，攔焦吸塵罩上方的雙出口伸縮套筒與集塵干管上的煙氣轉(zhuǎn)換閥接通的同時，傳感器向地面除塵站系統(tǒng)發(fā)送電信號，風機由自控系統(tǒng)發(fā)出的指令開始由低速逐漸升高達到額定轉(zhuǎn)速。同時吸塵罩上部的導向風機啟動。推焦車將紅焦從炭化室推出，焦碳通過導焦柵落入熄焦車車廂內(nèi)，所產(chǎn)生的煙塵及爐門框上方產(chǎn)生的煙塵在熱浮力及風機的抽吸作用下，在吸塵罩內(nèi)集結(jié)緩沖，由無組織狀態(tài)變?yōu)橛薪M織收集后，通過出焦煙氣轉(zhuǎn)換閥，進入集塵管，送入地面除塵站，經(jīng)過蓄熱式冷卻器脫除火屑，再進入脈沖袋式除塵器凈化，最終由風機通過高煙囪排放。除塵器收集的粉塵打包外售。推焦完畢后收回套筒，同時傳感系統(tǒng)向地面站發(fā)出電信號，

6、風機轉(zhuǎn)入低速運轉(zhuǎn)待機狀態(tài)。出焦除塵工藝流程框如圖2所示。中國自動化網(wǎng)-中國工業(yè)控制及自動化領域的領先媒體-致力成為業(yè)內(nèi)sns生態(tài)圈 的締造者和領導者. 圖3 旁路柜一次回路圖4 地面站除塵風機改造設備參數(shù)4.1除塵風機電機參數(shù)地面站除塵風機設備參數(shù)如表1、表2所示。表1電機參數(shù)表2 風機參數(shù)中國自動化網(wǎng)-中國工業(yè)控制及自動化領域的領先媒體-致力成為業(yè)內(nèi)sns生態(tài)圈的締造者和領導者. 4.2風光牌JD-BP38-800F 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)山東新風光是國家高新技術(shù)企業(yè)，生產(chǎn)的風光牌JD-BP38系列高壓變頻器榮獲“中國名牌”稱號，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

7、串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高-高電壓源型變頻器，其諧波指標遠小于IEE519-1992的諧波國際標準，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)補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，可以使用普通的異步電機。 JD-BP38-800F 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)如表3所示。表3 JD-BP38-800F 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)5 高壓變頻器技術(shù)改造方案除塵風機是除塵凈化系統(tǒng)的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產(chǎn)，還有可能威脅到現(xiàn)場生產(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；同時焦爐又周期性間斷推焦、裝煤；所以，

8、和除塵風機配套的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)方案應周密細致，經(jīng)過雙方技術(shù)人員的合作，制定了地面焦化除塵風機的技術(shù)改造方案。5.1高壓變頻改造主回路方案風光高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由一次回路進線柜(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過程中或變頻器出現(xiàn)故障時，將電機投入到工頻電網(wǎng)運行，保證生產(chǎn)不受影響。變頻運行時，變頻器為電機提供全面的保護。高壓變頻器旁路柜一次回路如圖3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；BPQ：JD-BP38-800F高壓變頻器；D：800kW/10kV異步電動機。圖3手動旁路柜中，共有3個高壓隔離開關，為了確保不向變頻器

9、輸出端反送電，K2與K3中國自動化網(wǎng)-中國工業(yè)控制及自動化領域的領先媒體-致力成為業(yè)內(nèi)sns生態(tài)圈的締造者和領導者. 采用電磁互鎖操動機構(gòu)，實現(xiàn)電磁互鎖。當K1、K3閉合，K2斷開時，用戶電源通過原用戶高壓柜，給高壓變頻器送電，電機變頻運行；當K1、K3斷開，K2閉合時，用戶按工頻啟動方式啟動原水電阻，電機工頻運行，此時變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護和調(diào)試。旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖， DL合閘時，絕對不允許操作旁路隔離開關與變頻輸出隔離開關，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作人員和設備的安全。5.2除塵風機工藝要求除塵風機用于裝煤、焦炭出焦時除塵使用，推焦和裝煤操作不同時進行，執(zhí)行

10、先推焦后裝煤的原則。除塵風機在不裝煤、推焦時，只需要很低的轉(zhuǎn)速，根本不需要滿負荷運轉(zhuǎn)。利用高壓變頻器根據(jù)實際需要對除塵風機進行變速運行，既改善了工藝，又達到降低除塵風機的運行成本。 采用變頻器改造后，為了節(jié)省電能，除塵風機設計為高低速兩檔運行，不裝煤、出焦時，風機轉(zhuǎn)速約200 r/min；出焦或者裝煤時，風機升速至900 r/min。具體操作如下：(1) 推焦除塵。風機平時在低速待機運行(20Hz )。推焦機開始推焦時，推焦桿離開后限位給變頻器發(fā)出高速信號(45Hz )，風機高速啟動, 同時給低壓控制柜信號，切換裝煤蝶閥，到推焦桿退回時降為低速。(2) 裝煤除塵。當煤車集塵蓋液壓推桿啟動時，給

11、變頻器發(fā)出信號，風機啟動到高速，同時給低壓控制柜信號，關閉出焦蝶閥。當裝煤車吸力達到要求的規(guī)定值時進行裝煤操作，加煤結(jié)束后，待液壓推桿收回后轉(zhuǎn)為低速。(3) 排灰操作。地面除塵站排灰根據(jù)倉料位儀情況進行，重力除塵器排灰根據(jù)排灰情況而定，初步定為每周1次。風機停止后，不要馬上停卸灰系統(tǒng)，要讓卸灰系統(tǒng)繼續(xù)工作30min，以便將布袋積灰充分反吹干凈，積灰斗余灰全部卸完。5.3 高壓變頻器操作對除塵風機高壓變頻器操作具體實現(xiàn)過程如下：變頻器操作可以在本機控制，也可以遠程操作。變頻器包括一臺內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開關信號的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號(如RS-485)的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)

12、用戶的需要擴展控制開關量，增強了系統(tǒng)的靈活性。變頻器可選擇由控制室的上位機或操作臺進行操作。6 設備改造后運行情況6.1節(jié)能分析從2009年6月31日正式投入運行以來，運行情況良好，基本達到改造的預期目的。除塵風機只有在推焦車推焦或裝煤的時候需要高速，變頻器帶動風機高速運行使風機的吸力滿足工藝要求，達到除塵的效果。根據(jù)現(xiàn)場的實際考察，古縣正泰公司焦爐生產(chǎn)情況是：推焦車每天生產(chǎn)焦炭120爐，每一次往外推焦時都需要除塵風機高速運行，而且每一次推焦持續(xù)的時間是72s。焦爐每爐周期9min，72s要求除塵風機轉(zhuǎn)速900 r/min(45Hz)；還有裝煤時也需要高速運行除塵操作，其余時間要求風機轉(zhuǎn)速20

13、0 r/min(20Hz)。除塵風機高壓變頻器改造前后，2009年和2010年同期相比，以噸焦炭電耗來分析節(jié)能數(shù)據(jù) (單位kW.h/t焦炭)，如表4所示。中國自動化網(wǎng)-中國工業(yè)控制及自動化領域的領先媒體-致力成為業(yè)內(nèi)sns生態(tài)圈的締造者和領導者. 表4 焦化噸焦炭電耗(單位：kW.h/t焦炭)從表4統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，2009年16月同2010年16月相比較，噸焦炭電耗有較大幅度下降，下降達：20%，其中主要的節(jié)電是由高壓變頻器完成的。以焦炭除塵風機消耗電量來分析節(jié)能效果，根據(jù)古縣正泰公司生產(chǎn)統(tǒng)計報表，2009年16月同2010年16月相比，公司2009年上半年焦炭產(chǎn)量為556285t，2010年上半

14、年焦炭產(chǎn)量為557054t，產(chǎn)量基本相同，統(tǒng)計除塵風機消耗電量如表5所示。表5 地面站除塵風機電耗(單位：kW.h)從表5數(shù)據(jù)統(tǒng)計看，除塵風機節(jié)電率為：(2261541-1402158)/2261541=38%，6個月共節(jié)約用電86萬kW.h，平均每月節(jié)約用電14.3萬kW.h，年節(jié)電量可估算為：14.3×12=172萬kW.h。以電價0.4元/kW.h計算，地面站除塵風機年節(jié)電費：172×0.4=68.8萬元。6.2地面站除塵系統(tǒng)的改造其他效果(1) 電動機實現(xiàn)了真正的軟啟動、軟停止。避免了啟動時對設備的電氣和機械沖擊，使風機啟動平穩(wěn)。(2) 運行工況改善，工人勞動強度降

15、低。隨著焦爐生產(chǎn)除塵的需要，隨時調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)風機風量，滿足焦爐生產(chǎn)工藝的需要，降低了煉焦爐生產(chǎn)區(qū)域的粉塵濃度，凈化了工人生產(chǎn)操作環(huán)境。現(xiàn)場工作環(huán)境大為改善，工作強度大大降低，特別受到現(xiàn)場操作人員的歡迎。(3)延長了電機、風機的使用壽命，提高了風機的利用效率。原焦爐除塵風機在運行過程 中，經(jīng)常造成風機和電機的損壞，維護工作量大。布袋使用時間的大大延長，該高壓變頻器系統(tǒng)使用22個月沒有更換過布袋，實現(xiàn)了經(jīng)濟運行的目標。(4)變頻器具有多項保護功能，十分完善。與原來工頻系統(tǒng)相比較，變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升保護等多項保護功能，更精確地保護了電機。7 結(jié)束語從風光牌JD-