變頻節(jié)能技術(shù)在水泥廠(chǎng)袋收塵系統(tǒng)中的應(yīng)用
一、概述
現(xiàn)在，我國(guó)袋式除塵器在水泥行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。收塵用引風(fēng)機(jī)多為利用電動(dòng)閥門(mén)控制進(jìn)口風(fēng)量。實(shí)際上是通過(guò)人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢(qián)為代價(jià)來(lái)滿(mǎn)足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。同時(shí)，在實(shí)際的應(yīng)用中，收塵點(diǎn)很多，通過(guò)多個(gè)管道交匯到匯風(fēng)箱，然后進(jìn)入收塵器入口。絕大多系統(tǒng)通過(guò)引風(fēng)機(jī)的節(jié)能變頻改造及輔機(jī)工藝改造，可以達(dá)到節(jié)能的目的。下面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(shí)現(xiàn)的過(guò)程。
二、風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的原理
采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)控制風(fēng)量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。
由圖可以說(shuō)明其節(jié)電原理：
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圖中，曲線(xiàn)（1）為風(fēng)機(jī)在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓一風(fēng)量（H―Q）特性，曲線(xiàn)（2）為管網(wǎng)風(fēng)阻特性（風(fēng)門(mén)全開(kāi)）。曲線(xiàn)（4）為變頻運(yùn)行特性（風(fēng)門(mén)全開(kāi)）
假設(shè)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)效率最高，此時(shí)風(fēng)壓為H2，風(fēng)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(fēng)量需要從Q1減至Q2，這時(shí)用調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線(xiàn)（3），系統(tǒng)由原來(lái)的工況點(diǎn)A變到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行。從圖中看出，風(fēng)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(diào)速控制方式，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2，根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律，畫(huà)出在轉(zhuǎn)速n2風(fēng)量（Q―H）特性，如曲線(xiàn)（4）所示。可見(jiàn)在滿(mǎn)足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)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(jì)效果是十分明顯的。
三、節(jié)能改造廠(chǎng)家工藝概況
駐馬店市龍山水泥有限公司針對(duì)礦渣烘干機(jī)及礦渣收塵散點(diǎn)進(jìn)行除塵，收塵器的處理風(fēng)量約為5萬(wàn)立方米/小時(shí)，風(fēng)壓約2500Pa，廢氣來(lái)自ø2.4M烘干機(jī)和皮帶下料的5個(gè)散點(diǎn)。工況條件變化大，廢氣量不穩(wěn)。5個(gè)散點(diǎn)通過(guò)一個(gè)管道直接和烘干機(jī)的出口相連接直接入收塵器。袋收塵器清灰方式分為定時(shí)和定壓，定時(shí)為在線(xiàn)清灰，定壓為離線(xiàn)清灰。收塵器選型GFDC85-3。正常時(shí)所有室提升閥板全部打開(kāi)，壓力大時(shí)每室提升閥輪流關(guān)閉單獨(dú)清灰。輸、卸灰裝置選用3個(gè)2.2KW卸料器和1個(gè)7.5KW絞刀。引風(fēng)機(jī)動(dòng)力選用Y280S-475KW電動(dòng)機(jī)。
在收塵器的總?cè)肟冢O(shè)置了電動(dòng)閥門(mén)，根據(jù)工藝條件的變化，調(diào)節(jié)進(jìn)口的風(fēng)量，從而完成工藝的要求。電動(dòng)機(jī)在工頻狀態(tài)下工 作。
四、設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)內(nèi)容
1.收塵散點(diǎn)的控制。
針對(duì)幾個(gè)收塵入口的散點(diǎn)，在入口處加裝集塵罩，在集塵罩的出口加裝了氣動(dòng)閥板。對(duì)于下料點(diǎn)的皮帶及電振機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)中間繼電器的隔離，采集到S7-200PLC上，同時(shí)也根據(jù)其他的工藝的連鎖，由PLC控制輸出氣動(dòng)閥板的電磁閥，從而控制收塵點(diǎn)的啟動(dòng)和停止。這樣，在收塵點(diǎn)上，當(dāng)工藝不需要時(shí)，可以隨時(shí)關(guān)閉，避免了能源的浪費(fèi)。同時(shí)氣動(dòng)閥板在改造上設(shè)計(jì)和使用也很簡(jiǎn)單方便，改造費(fèi)用降低。
2.主引風(fēng)機(jī)的控制
改造中由于收塵點(diǎn)工況復(fù)雜，風(fēng)量運(yùn)行中略有變化，同時(shí)要保證收塵點(diǎn)的負(fù)壓，為節(jié)能考慮，風(fēng)機(jī)主控選用西門(mén)子430系列75KW變頻器，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)通過(guò)PLC和收塵器總?cè)肟陔妱?dòng)閥門(mén)連鎖，保證變頻器啟動(dòng)狀態(tài)在閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，電動(dòng)閥板完全打開(kāi)，開(kāi)始由變頻調(diào)速控制風(fēng)量。這樣變頻器啟動(dòng)時(shí)更加平穩(wěn)，也不會(huì)對(duì)設(shè)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(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，由于收塵點(diǎn)閥板的啟停，從而引起管道中壓力的變化，這些變化通過(guò)PLC的計(jì)算和分析，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)控制變頻器的調(diào)速。同時(shí)在烘干機(jī)的主收塵管道上，也安裝壓力變送器，在收塵器的進(jìn)出口安裝壓差變送器，實(shí)時(shí)監(jiān)控收塵點(diǎn)壓力的變化和收塵器進(jìn)出口差壓的變化，通過(guò)差壓變化控制袋除塵脈沖閥清灰的頻率。通過(guò)烘干機(jī)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(diào)節(jié)，達(dá)到了節(jié)能的目的。
4．卸灰、輸灰的控制
每個(gè)袋收塵系統(tǒng)共三個(gè)灰斗。每灰斗下一個(gè)2.2KW卸料器，在設(shè)計(jì)其控制時(shí)，在PLC的程序設(shè)計(jì)上采用了絞刀和下面分格輪卸料器實(shí)現(xiàn)了連鎖控制來(lái)預(yù)防分格輪停后絞刀堵塞現(xiàn)象。同時(shí)在三個(gè)灰斗的卸料中，我們采用了三個(gè)電動(dòng)機(jī)輪流循環(huán)卸料的控制方式，同時(shí)根據(jù)總卸料量，降低了絞刀的功率，這樣既降低了設(shè)備的磨損，又節(jié)約了電能。
五、系統(tǒng)參數(shù)
根據(jù)工藝實(shí)際情況，設(shè)備整定的參數(shù)如下：
1.收塵點(diǎn)的管道的取樣點(diǎn)負(fù)壓控制在-600Pa，回差為40Pa，集塵效果很好。
2.定時(shí)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(diǎn)的溫度波動(dòng)在60—220℃之間，系統(tǒng)差壓穩(wěn)定在1600—2000Pa之間。
4.收塵點(diǎn)全部運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出頻率45HZ，當(dāng)散點(diǎn)關(guān)停是電動(dòng)機(jī)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(lái)，電動(dòng)機(jī)及其他相關(guān)設(shè)備磨損及故障率大大降低，主風(fēng)機(jī)平均運(yùn)行在35HZ，同時(shí)輔機(jī)設(shè)備節(jié)能也很明顯。根據(jù)車(chē)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(dá)40%以上，按照系統(tǒng)總用電量計(jì)算，年節(jié)電量在20萬(wàn)度以上。取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
七、結(jié)束語(yǔ)
此系統(tǒng)的改造后穩(wěn)定運(yùn)行表明，大中袋式除塵器的控制系統(tǒng)，對(duì)主引風(fēng)機(jī)電機(jī)及輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，是一種很實(shí)用很經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)思想，值得大力推廣。
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