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1引言
　　眾所周知，在我國因SO2排放而形成的酸雨危害日益嚴重，每年造成數千億的經(jīng)濟損失，SO2及酸雨污染已成為制約我國經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展的重要因素。“十二五”期間，SO2減排成為環(huán)保工作的重點(diǎn)。鋼鐵行業(yè)是SO2排放的主要行業(yè)之一，特別是燒結生產(chǎn)工序的SO2排放總量占到鋼鐵行業(yè)SO2排放總量的50%，解決好燒結工序的SO2減排，就是抓住了鋼鐵行業(yè)SO2減排工作的重點(diǎn)，將為鋼鐵行業(yè)完成“十二五”規劃中要求的SO2減排任務(wù)打下堅實(shí)的基礎。
2原生產(chǎn)狀況以及工藝要求
　　吉林建龍鋼鐵有限責任公司成立于2001年5月，是全國知名民企建龍重工集團的下屬子公司，是集燒結、煉鐵、煉鋼、軋材于一體的綜合型鋼鐵加工企業(yè)，是吉林省民營(yíng)經(jīng)濟納稅金星企業(yè)和省再就業(yè)明星企業(yè)。建龍集團煉鐵廠(chǎng)燒結車(chē)間有一座360平米燒結機，配有1套煙氣脫硫裝置，脫硫入口煙氣接至燒結機主抽風(fēng)機房外出口煙道。經(jīng)過(guò)脫硫后，凈煙氣經(jīng)脫硫塔煙囪排放，燒結煙氣脫硫工藝流程如圖1所示。

　　來(lái)自燒結廠(chǎng)引風(fēng)機的煙氣，經(jīng)增壓風(fēng)機增壓后進(jìn)入冷卻器。在冷卻器中，原煙氣被工業(yè)水和來(lái)自吸收塔的漿液冷卻，然后煙氣以一定壓力導入吸收塔進(jìn)行反應，凈化后的煙氣從脫硫塔煙囪排出。脫硫塔將吸收后的SO2通過(guò)相關(guān)裝置轉化為硫酸鈣，并排出至指定位置。
　　增壓風(fēng)機是用于克服脫硫裝置的煙氣阻力，將原煙氣引入脫硫系統，并穩定出口壓力的主要設備。增壓風(fēng)機作用是克服脫硫裝置的阻力，補償煙氣在脫硫裝置中的壓力損失。脫硫系統的阻力主要由煙道沿程阻力、冷卻器、除霧器阻力及脫硫塔內液位高度形成的壓力等組成。
　　脫硫增壓風(fēng)機的風(fēng)量和壓頭按下列要求選擇：
　　（1）脫硫增壓風(fēng)機的基本風(fēng)量按吸收塔的設計工況下的煙氣量考慮。脫硫增壓風(fēng)機的風(fēng)量裕量不低于10%。
　　（2）脫硫增壓風(fēng)機的基本壓頭為脫硫裝置本身的阻力及脫硫裝置進(jìn)出口的壓差之和。進(jìn)出口壓力由主題設計單位負責提供。脫硫增壓風(fēng)機的壓頭裕量不低于20%。
　　增壓風(fēng)機是煙氣脫硫裝置中最主要的輔機之一，增壓風(fēng)機是脫硫系統中的用電大戶(hù)，其運行效率的高低，對廠(chǎng)用電率的影響是舉足輕重的，同時(shí)為了滿(mǎn)足煙氣脫硫需要以及風(fēng)機磨損等因素的影響，往往考慮較大的余量，因此對增壓風(fēng)機進(jìn)行變頻改造可以提高風(fēng)機的運行效率，提高穩定性，進(jìn)而保證脫硫系統的運行可靠性，同時(shí)還能取得良好的節能效果，達到節能降耗目的。
3系統改造方案節能原理
　　風(fēng)機負載調速節能原理，風(fēng)機的工作特性如圖2所示。

　　曲線(xiàn)①為風(fēng)機按轉速N1工作時(shí)的特性曲線(xiàn)，曲線(xiàn)②為風(fēng)機按轉速N2工作時(shí)的特性曲線(xiàn)，③④為風(fēng)道阻力曲線(xiàn)。
　　在第一種負載工況下，風(fēng)機工作在A(yíng)點(diǎn)，風(fēng)量為Q1，風(fēng)壓為H1。如果風(fēng)機仍然按N1速度定速運行，用擋板將風(fēng)量調節為Q2時(shí)，風(fēng)壓將上升到H3，風(fēng)機工作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用，風(fēng)道阻力曲線(xiàn)由③變?yōu)棰堋Ｔ贏(yíng)、B兩點(diǎn)，風(fēng)機功率分別為PA＝H1×Q1，PB＝H3×Q2，雖然Q2

4風(fēng)光牌JD-BP38-2240F 高壓變頻器產(chǎn)品性能
　　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(wú)速度矢量控制技術(shù)、功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，其諧波指標小于IEE519-1992的諧波國家標準，輸入功率因數高，輸出波形質(zhì)量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題，可以使用普通的異步電機。
　　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-BP38-2240F高壓變頻器采用48脈沖整流，功率單元每相采用8個(gè)功率單元串接組成，三相共24個(gè)單元；輸出相電壓為17電平，輸出線(xiàn)電壓33電平，功率單元旁路單元采用可控硅作為旁路器件，不降額運行。控制器部分以高速微處理器實(shí)現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計，互換性好、維修簡(jiǎn)單。JD-BP38-2240F高壓變頻器主要技術(shù)參數如表2所示。

 　　風(fēng)光高壓變頻器除具有一般普通變頻器的性能外，還具有以下突出特點(diǎn)：
　　（1）采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準。
　　（2）飛車(chē)啟動(dòng)功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉的情況下直接起動(dòng)。
　　（3）完整的工頻/變頻自動(dòng)互切技術(shù)。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜，不僅可實(shí)現變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉換至工頻運行狀態(tài)，還可實(shí)現在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉換至變頻運行的功能，整個(gè)轉換過(guò)程不會(huì )對用戶(hù)設備的運行造成任何影響。
　　（4）旋轉中再啟動(dòng)功能。運行過(guò)程中高壓瞬時(shí)掉電3s內恢復，高壓變頻器不停機，高壓恢復后變頻自動(dòng)運行到掉電前的頻率。
　　（5）線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線(xiàn)電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線(xiàn)電壓均衡輸出。
　　（6）具備突發(fā)相間短路保護功能。如果由于設備原因及其他原因造成輸出短路，此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會(huì )導致重大事故。風(fēng)光變頻器在發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發(fā)生。
5 增壓風(fēng)機變頻改造主回路
　　脫硫增壓風(fēng)機是脫硫系統正常運行的關(guān)鍵設備之一，如果不能保證增壓風(fēng)機正常運行，將迫使脫硫系統停運，影響燒結生產(chǎn)。因此，增壓風(fēng)機變頻改造要在選擇可靠性高的變頻器產(chǎn)品的基礎上，還應該配備工頻旁路柜，即便變頻器故障、檢修時(shí)也可實(shí)現電機工頻旁路運行，以保證風(fēng)機拖動(dòng)而不影響脫硫系統的正常運行。配備工頻旁路柜的作用是，如果發(fā)生變頻器故障跳閘，能夠切換為工頻旁路運行。變頻器故障消除恢復投運時(shí)，可以先切除增壓風(fēng)機旁路開(kāi)關(guān)，依托變頻器的飛車(chē)啟動(dòng)功能，在增壓風(fēng)機高速惰走的情況下恢復變頻器設備運行，從而大大減小風(fēng)壓波動(dòng)的時(shí)間。其主回路如圖3所示，采用一拖一手動(dòng)旁路帶星點(diǎn)柜控制方案。

　　燒結廠(chǎng)脫硫增壓風(fēng)機原配置帶星點(diǎn)柜配置液阻啟動(dòng)柜，本次改造保留原有星點(diǎn)柜和液阻柜保持不變。需要將星點(diǎn)柜斷路器的一組常開(kāi)點(diǎn)引至變頻器。需要變頻拖動(dòng)電機時(shí)，液阻柜按原控制方式啟動(dòng)。即上級高壓開(kāi)關(guān)柜給變頻器送電后，液阻柜得到開(kāi)關(guān)柜閉合狀態(tài)信號后就啟動(dòng)。星點(diǎn)柜閉合后，變頻器檢測到閉合信號后方具備開(kāi)機條件，然后根據實(shí)際情況給變頻器啟動(dòng)信號，進(jìn)行變頻運行。工頻運行時(shí)，閉合K3，液阻柜按原先工頻方式啟動(dòng)，完成星點(diǎn)柜和液阻柜的啟動(dòng)，達到電機軟啟動(dòng)。
　　保持現有運行狀態(tài)不變。
　　旁路柜中，共有3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K2與K3采用機械互鎖操動(dòng)機構，實(shí)現機械互鎖。當K1、K2閉合，K3斷開(kāi)時(shí)，電機變頻運行；當K1、K2斷開(kāi)，K3閉合時(shí)，電機工頻運行，此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來(lái)，便于檢修、維護和調試。
　　旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖，DL合閘時(shí)，絕對不允許操作旁路隔離開(kāi)關(guān)與變頻輸出隔離開(kāi)關(guān)，以防止出現拉弧現象，確保操作人員和設備的安全。
　　故障分閘：將變頻器“高壓分斷”信號與旁路柜“變頻投入”信號串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開(kāi)關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當變頻器出現故障時(shí)，分斷變頻器高壓輸入；旁路投入狀態(tài)下，變頻器故障分閘無(wú)效。
　　保護：保持原有對電機的保護及其整定值不變。對于差動(dòng)保護，在變頻運行期間不可用，可以通過(guò)后臺控制退出保護壓板，在旁路運行時(shí)投入保護壓板。
6增壓風(fēng)機變頻改造效果
6.1節能效果
　　本脫硫增壓風(fēng)機變頻改造項目于2012年11月7日正式投入運行，至今運行正常。投入變頻器后根據燒結生產(chǎn)產(chǎn)生的煙氣多少，實(shí)時(shí)調節增壓風(fēng)機的轉速，可以非常平滑地控制增壓風(fēng)機的風(fēng)量，控制增壓風(fēng)機入口為所需負壓，保證燒結正常生產(chǎn)。
　　在燒結產(chǎn)量基本相同的情況下，煉鐵廠(chǎng)節能服務(wù)中心對增壓風(fēng)機正常運行時(shí)參數實(shí)際測量如表3所示。增壓風(fēng)機工頻運行，電機實(shí)際功率1073.23kW；增壓風(fēng)機變頻運行，電機實(shí)際功率658.24kW；電機功率減小414.99kW。按照增壓風(fēng)機年運行小時(shí)數為7000h，年節省電量大約為290.493萬(wàn)kW·h，電價(jià)按照0.30元/kW·h計，則一臺增壓風(fēng)機變頻改造的收益為871499元。

6.2其他效果
（1）改善了工藝，容易實(shí)現燒結系統和脫硫系統的協(xié)調配合，提高了脫硫增壓風(fēng)機的運行效率。
（2）延長(cháng)電機和風(fēng)機的使用壽命。增壓風(fēng)機啟動(dòng)時(shí)間長(cháng)，啟動(dòng)電流大（約5～7倍額定電流），對電機和風(fēng)機的機械沖擊力很大，嚴重影響其使用壽命。而采用變頻調速后，可以實(shí)現軟起動(dòng)和軟停止，對電機幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長(cháng)機械的使用壽命。
（3）減少閥門(mén)機械和風(fēng)機葉輪的磨損。變頻改造后，降低了增壓風(fēng)機轉速，減少了風(fēng)機葉輪的磨損，減少了風(fēng)機振動(dòng)。延長(cháng)風(fēng)機的大修周期，節省檢修費用。
（4）便于實(shí)現脫硫增壓風(fēng)機控制系統自動(dòng)化。脫硫系統的的風(fēng)量經(jīng)常需要根據燒結煙氣的多少變化，在過(guò)去用擋板調節時(shí)，存在執行機構的開(kāi)度與流量的關(guān)系曲線(xiàn)的線(xiàn)形問(wèn)題。而變頻調速始終保持在線(xiàn)形高精度0.1～0.01Hz的范圍內工作，容易實(shí)現脫硫系統的自動(dòng)化控制。
7結束語(yǔ)
　　建龍鋼鐵煉鐵廠(chǎng)燒結脫硫增壓風(fēng)機高壓變頻器投運以來(lái)，其性能穩定、節能效果明顯，可以根據燒結煙氣工況情況，對脫硫增壓風(fēng)機進(jìn)行風(fēng)量調節，大大提高燒結脫硫系統運行的穩定性，提高了燒結運行的經(jīng)濟性。在鋼廠(chǎng)風(fēng)機上應用高壓變頻器節能降耗，是國家大力提倡節能降耗不可缺少的技術(shù)手段。高壓變頻器在電力、冶金、石化、水泥、礦山等高壓電機驅動(dòng)的各個(gè)行業(yè)越來(lái)越會(huì )大顯身手。