變頻節(jié)能技術在水泥廠袋收塵系統(tǒng)中的應用
2009-07-13 00:00
一、概述
現(xiàn)在，我國袋式除塵器在水泥行業(yè)得到廣泛的應用。收塵用引風機多為利用電動閥門控制進口風量。實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調節(jié)的要求。同時，在實際的應用中，收塵點很多，通過多個管道交匯到匯風箱，然后進入收塵器入口。絕大多系統(tǒng)通過引風機的節(jié)能變頻改造及輔機工藝改造，可以達到節(jié)能的目的。下面我以駐馬店市龍山水泥有限公司烘干工段收塵器節(jié)能改造為例，介紹一下實現(xiàn)的過程。
二、風機變頻節(jié)能的原理
采用變頻器對風機進行控制，屬于減少空氣 動力的節(jié)電方法，它和一般常用的調節(jié)風門控制風量的方法比較， 具有明顯的節(jié)電效果。
由圖可以說明其節(jié)電原理：
圖中，曲線（1）為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量（H―Q）特性，曲線（2） 為管網(wǎng)風阻特性（風門全開）。曲線（4） 為變頻運行特性（風門全開）
假設風機工作在A點效率最高，此時風壓為H2，風量為Q1，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比，在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產(chǎn)工藝要求，風量需要從Q1減至Q2，這時用調節(jié)風門的方法相當于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線（3），系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出，風壓反而增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然，軸功率下降不大。如果采用變頻器調速控制方式，風機轉速由n1降到 n2，根據(jù)風機參數(shù)的比例定律，畫出在轉速n2風量（Q―H）特性，如曲線（4）所示?？梢娫跐M足同樣風量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，功率N3隨著顯著減少，用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面積BH1H3C表示。顯然，節(jié)能的經(jīng)濟效果是十分明顯的。
三、節(jié)能改造廠家工藝概況
駐馬店市龍山水泥有限公司針對礦渣烘干機及礦渣收塵散點進行除塵，收塵器的處理風量約為5萬立方米/小時，風壓約2500Pa，廢氣來自ø2.4M烘干機和皮帶下料的5個散點。工況條件變化大，廢氣量不穩(wěn)。5個散點通過一個管道直接和烘干機的出口相連接直接入收塵器。袋收塵器清灰方式分為定時和定壓，定時為在線清灰，定壓為離線清灰。收塵器選型GFDC85-3。正常時所有室提升閥板全部打開，壓力大時每室提升閥輪流關閉單獨清灰。輸、卸灰裝置選用3個2.2KW卸料器和 1個7.5KW絞刀。引風機動力選用Y280S-4 75KW電動機。
在收塵器的總入口，設置了電動閥門，根據(jù)工藝條件的變化，調節(jié)進口的風量，從而完成工藝的要求。電動機在工頻狀態(tài)下工 作。
四、設計方案及實現(xiàn)內(nèi)容
1. 收塵散點的控制。
針對幾個收塵入口的散點，在入口處加裝集塵罩，在集塵罩的出口加裝了氣動閥板。對于下料點的皮帶及電振機的運行狀態(tài)，通過中間繼電器的隔離，采集到S7-200 PLC上，同時也根據(jù)其他的工藝的連鎖，由PLC控制輸出氣動閥板的電磁閥，從而控制收塵點的啟動和停止。這樣，在收塵點上，當工藝不需要時，可以隨時關閉，避免了能源的浪費。同時氣動閥板在改造上設計和使用也很簡單方便，改造費用降低。
2. 主引風機的控制
改造中由于收塵點工況復雜，風量運行中略有變化，同時要保證收塵點的負壓，為節(jié)能考慮，風機主控選用西門子430系列75KW變頻器，風機啟動通過PLC和收塵器總入口電動閥門連鎖，保證變頻器啟動狀態(tài)在閥門關閉狀態(tài)，同時，風機啟動后，電動閥板完全打開，開始由變頻調速控制風量。這樣變頻器啟動時更加平穩(wěn)，也不會對設備有大的沖擊。
3. 壓力變送器的控制
在收塵管道處安裝壓力變送器，由壓力變送器把采集數(shù)據(jù)送入PLC進行有效的監(jiān)測，由于收塵點閥板的啟停，從而引起管道中壓力的變化，這些變化通過PLC的計算和分析，輸出調節(jié)信號控制變頻器的調速。同時在烘干機的主收塵管道上，也安裝壓力變送器，在收塵器的進出口安裝壓差變送器，實時監(jiān)控收塵點壓力的變化和收塵器進出口差壓的變化，通過差壓變化控制袋除塵脈沖閥清灰的頻率。通過烘干機入口壓力的變化和PLC、變頻器等形成閉環(huán)控制，這樣既穩(wěn)定了系統(tǒng)壓力，使變頻器輸出不斷地調節(jié)，達到了節(jié)能的目的。
4．卸灰、輸灰的控制
每個袋收塵系統(tǒng)共三個灰斗。每灰斗下一個2.2KW卸料器，在設計其控制時，在PLC的程序設計上采用了絞刀和下面分格輪卸料器實現(xiàn)了連鎖控制來預防分格輪停后絞刀堵塞現(xiàn)象。同時在三個灰斗的卸料中，我們采用了三個電動機輪流循環(huán)卸料的控制方式， 同時根據(jù)總卸料量，降低了絞刀的功率，這樣既降低了設備的磨損，又節(jié)約了電能。
五、系統(tǒng)參數(shù)
根據(jù)工藝實際情況，設備整定的參數(shù)如下：
1. 收塵點的管道的取樣點負壓控制在-600Pa，回差為40Pa，集塵效果很好。
2. 定時噴吹大周期為10分鐘，行噴吹間隔為5分鐘，室間隔為5分鐘。
3. 收塵點的溫度波動在60—220℃之間，系統(tǒng)差壓穩(wěn)定在1600—2000Pa之間。
4. 收塵點全部運行時電動機輸出頻率45HZ，當散點關停是電動機輸出30HZ。
六、本系統(tǒng)使用效果及節(jié)能效益
本系統(tǒng)自投資改造以來，電動機及其他相關設備磨損及故障率大大降低，主風機平均運行在35HZ，同時輔機設備節(jié)能也很明顯。根據(jù)車間改造前和改造后電能表數(shù)據(jù)比較，系統(tǒng)總節(jié)電效率達40%以上，按照系統(tǒng)總用電量計算，年節(jié)電量在20萬度以上。取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
七、結束語
此系統(tǒng)的改造后穩(wěn)定運行表明，大中袋式除塵器的控制系統(tǒng)，對主引風機電機及輔機設備進行節(jié)能改造，是一種很實用很經(jīng)濟的設計思想，值得大力推廣。
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