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焦化地面站除尘风机变频改造纪实
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变频器展厅
矢量变频器, 变频调速设备, ...
1 引言

焦炉在装煤和出焦过程中,在装煤孔和出焦处产生大量的高温阵发性烟尘,烟气中主要污染物有粉尘、苯可溶物、苯并吡等,严重污染工作区和工厂周围环境,影响区域较大,危害工人和居民的身体健康。

国家卫生部、劳动人事部、财政部和全国总工会联合颁布的文件,已将肺癌列为焦炉工人的职业病。国家非常重视解决焦炉烟尘污染问题,彻底治理焦炉烟尘污染问题已成为各焦化厂刻不容缓的环保课题。

近年来,焦炉装煤、出焦设备一般都配置烟尘捕集装置和地面站烟气净化设施,通过这些措施使外排气体达到国家要求标准,但是在实际操作过程中,由于技术和运行成本的制约,地面站除尘系统运行成本比较高,采取先进手段对设备进行调速改造,是非常必要的。

2 焦化地面站除尘风机调速方案选择

焦化地面站除尘风机用于装煤、焦炭出焦时除尘使用。除尘风机在不装煤、推焦时,只需要很低的风量,为了降低除尘系统的运行成本,需要对除尘风机进行调速。

变频调速技术是20世纪年代末兴起的一种新型电力传动调速技术,它以转矩大、精度高、功能强、可靠性高,操作方便,便于通讯等功能优于以往的传统调速方式(如变极调速、调压调速等)。变频调速运行,是根据负载转速的变化要求,改变供电电流的频率,并配合电压的调节,以获得合理的运行工况。在不同的转速情况下,均保持较高的运行效率。变频控制技术的应用,不仅降低了电能消耗,同时能改善启动性能,保护电动机及负载设备免受瞬时启动冲击,延长其工作寿命,还提高电动机及负载设备的工作精确度。

经过多方比较性价比,通过招标方式,选用了中国名牌产品-山东新风光电子科技发展有限公司生产的jd-bp38-800f型高压变频器,改造取得了成功。

3 正泰焦化地面站二合一除尘系统工艺流程

3.1装煤除尘工艺流程

装煤时,炉顶消烟除尘车行走到出焦后待装煤的炭化室相应位置后,放下吸烟车的燃烧收集套筒,伸缩套筒与机侧吸口接通,接通净煤气并点火,此时炉顶吸尘车出口可伸缩套筒与焦侧集尘干管上装煤烟气转换翻板阀接通,同时传感器向地面除尘站中央控制室发出电信号,此时风机由自控系统所发出的指令开始由低速转为高速运转。装煤开始后,焦炉装煤孔散发的烟尘,通过密封套筒进入烟尘收集车,先在燃烧器内燃烧,再经过风冷后送入地面除尘站,经过蓄热式冷却器脱除火屑,再进入脉冲袋式除尘器净化,最终由风机通过高烟囱排放。除尘器收集的粉尘打包外售。装煤完毕后收回套筒,同时传感系统向地面站发出电信号,风机转入低速运转待机状态。装煤除尘工艺流程框如图1所示。

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3.2出焦除尘工艺流程

入炉煤经过高温炼制成焦后,拦焦车移动至需要出焦的炭化室相应位置,导焦栅对准即将出焦的炭化室,拦焦吸尘罩上方的双出口伸缩套筒与集尘干管上的烟气转换阀接通的同时,传感器向地面除尘站系统发送电信号,风机由自控系统发出的指令开始由低速逐渐升高达到额定转速。同时吸尘罩上部的导向风机启动。推焦车将红焦从炭化室推出,焦碳通过导焦栅落入熄焦车车厢内,所产生的烟尘及炉门框上方产生的烟尘在热浮力及风机的抽吸作用下,在吸尘罩内集结缓冲,由无组织状态变为有组织收集后,通过出焦烟气转换阀,进入集尘管,送入地面除尘站,经过蓄热式冷却器脱除火屑,再进入脉冲袋式除尘器净化,最终由风机通过高烟囱排放。除尘器收集的粉尘打包外售。推焦完毕后收回套筒,同时传感系统向地面站发出电信号,风机转入低速运转待机状态。出焦除尘工艺流程框如图2所示。

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4 地面站除尘风机改造设备参数

4.1除尘风机电机参数

地面站除尘风机设备参数如表1、表2所示。

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4.2风光牌jd-bp38-800f 高压变频器技术参数

山东新风光是国家高新技术企业,生产的风光牌jd-bp38系列高压变频器荣获“中国名牌”称号,高压变频器以高速dsp为控制核心,采用无速度矢量控制技术、功率单元串联多电平技术,属高-高电压源型变频器,其谐波指标远小于iee519-1992的谐波国际标准,输入功率因数高,输出波形质量好,不必采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器;不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,可以使用普通的异步电机。

jd-bp38-800f 高压变频器技术参数如表3所示。

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5 高压变频器技术改造方案

除尘风机是除尘净化系统的动力中枢,一旦除尘风机不能正常运行,不但影响生产,还有可能威胁到现场生产人员的人身安全;另外,调速系统工作的环境比较恶劣;同时焦炉又周期性间断推焦、装煤;所以,和除尘风机配套的高压变频调速系统方案应周密细致,经过双方技术人员的合作,制定了地面焦化除尘风机的技术改造方案。

5.1高压变频改造主回路方案

风光高压变频调速系统由一次回路进线柜(旁路柜)、变压器柜、变频单元柜和操作控制柜组成。旁路柜在变频器维护过程中或变频器出现故障时,将电机投入到工频电网运行,保证生产不受影响。变频运行时,变频器为电机提供全面的保护。高压变频器旁路柜一次回路如图3所示。

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dl:用户高压真空断路器;

k1、k2、k3:高压变频器内置高压隔离开关;

bpq:jd-bp38-800f高压变频器;

d:800kw/10kv异步电动机。

图3手动旁路柜中,共有3个高压隔离开关,为了确保不向变频器输出端反送电,k2与k3采用电磁互锁操动机构,实现电磁互锁。当k1、k3闭合,k2断开时,用户电源通过原用户高压柜,给高压变频器送电,电机变频运行;当k1、k3断开,k2闭合时,用户按工频启动方式启动原水电阻,电机工频运行,此时变频器从高压中隔离出来,便于检修、维护和调试。

旁路柜必须与上级高压断路器dl连锁,dl合闸时,绝对不允许操作旁路隔离开关与变频输出隔离开关,以防止出现拉弧现象,确保操作人员和设备的安全。

5.2除尘风机工艺要求

除尘风机用于装煤、焦炭出焦时除尘使用,推焦和装煤操作不同时进行,执行先推焦后装煤的原则。除尘风机在不装煤、推焦时,只需要很低的转速,根本不需要满负荷运转。利用高压变频器根据实际需要对除尘风机进行变速运行,既改善了工艺,又达到降低除尘风机的运行成本。

采用变频器改造后,为了节省电能,除尘风机设计为高低速两档运行,不装煤、出焦时,风机转速约200r/min;出焦或者装煤时,风机升速至900 r/min。具体操作如下:

(1) 推焦除尘。风机平时在低速待机运行(20hz )。推焦机开始推焦时,推焦杆离开后限位给变频器发出高速信号(45hz),风机高速启动, 同时给低压控制柜信号,切换装煤蝶阀,到推焦杆退回时降为低速。

(2)装煤除尘。当煤车集尘盖液压推杆启动时,给变频器发出信号,风机启动到高速,同时给低压控制柜信号,关闭出焦蝶阀。当装煤车吸力达到要求的规定值时进行装煤操作,加煤结束后,待液压推杆收回后转为低速。

(3)排灰操作。地面除尘站排灰根据仓料位仪情况进行,重力除尘器排灰根据排灰情况而定,初步定为每周1次。风机停止后,不要马上停卸灰系统,要让卸灰系统继续工作30min,以便将布袋积灰充分反吹干净,积灰斗余灰全部卸完。

5.3 高压变频器操作

对除尘风机高压变频器操作具体实现过程如下:变频器操作可以在本机控制,也可以远程操作。变频器包括一台内置的plc,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操作信号和状态信号(如rs-485)的协调,并且可以根据用户的需要扩展控制开关量,增强了系统的灵活性。变频器可选择由控制室的上位机或操作台进行操作。

6 设备改造后运行情况

6.1节能分析

从2009年6月31日正式投入运行以来,运行情况良好,基本达到改造的预期目的。

除尘风机只有在推焦车推焦或装煤的时候需要高速,变频器带动风机高速运行使风机的吸力满足工艺要求,达到除尘的效果。根据现场的实际考察,古县正泰公司焦炉生产情况是:推焦车每天生产焦炭120炉,每一次往外推焦时都需要除尘风机高速运行,而且每一次推焦持续的时间是72s。焦炉每炉周期9min,72s要求除尘风机转速900r/min(45hz);还有装煤时也需要高速运行除尘操作,其余时间要求风机转速200 r/min(20hz)。

除尘风机高压变频器改造前后,2009年和2010年同期相比,以吨焦炭电耗来分析节能数据 (单位kw.h/t焦炭),如表4所示。

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从表4统计数据看,2009年1~6月同2010年1~6月相比较,吨焦炭电耗有较大幅度下降,下降达:20%,其中主要的节电是由高压变频器完成的。

以焦炭除尘风机消耗电量来分析节能效果,根据古县正泰公司生产统计报表,2009年1~6月同2010年1~6月相比,公司2009年上半年焦炭产量为556285t,2010年上半年焦炭产量为557054t,产量基本相同,统计除尘风机消耗电量如表5所示。

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从表5数据统计看,除尘风机节电率为:(2261541-1402158)/2261541=38%,6个月共节约用电86万kw.h,平均每月节约用电14.3万kw.h,年节电量可估算为:14.3×12=172万kw.h。以电价0.4元/kw.h计算,地面站除尘风机年节电费:172×0.4=68.8万元。

6.2地面站除尘系统的改造其他效果

(1) 电动机实现了真正的软启动、软停止。避免了启动时对设备的电气和机械冲击,使风机启动平稳。

(2) 运行工况改善,工人劳动强度降低。

随着焦炉生产除尘的需要,随时调节风机的转速,进而调节风机风量,满足焦炉生产工艺的需要,降低了炼焦炉生产区域的粉尘浓度,净化了工人生产操作环境。现场工作环境大为改善,工作强度大大降低,特别受到现场操作人员的欢迎。

(3)延长了电机、风机的使用寿命,提高了风机的利用效率。原焦炉除尘风机在运行过程中,经常造成风机和电机的损坏,维护工作量大。布袋使用时间的大大延长,该高压变频器系统使用22个月没有更换过布袋,实现了经济运行的目标。

(4)变频器具有多项保护功能,十分完善。

与原来工频系统相比较,变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升保护等多项保护功能,更精确地保护了电机。

7 结束语

从风光牌jd-bp38-800f高压变频器在古县正泰公司地面站除尘风机近两年运行情况来看,变频系统满足了焦化厂连续生产的需要,降低了除尘系统的运行成本,用户非常满意。古县正泰公司另外一个地面除尘站风机改造项目也采用了山东新风光电子公司的高压产品进行改造。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2/20/2013)
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