变频节能技术在水泥厂袋收尘系统中的应用

　　一、概述

　　现在，我国袋式除尘器在水泥行业得到广泛的应用。收尘用引风机多为利用电动阀门控制进口风量。实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。同时，在实际的应用中，收尘点很多，通过多个管道交汇到汇风箱，然后进入收尘器入口。绝大多系统通过引风机的节能变频改造及辅机工艺改造，可以达到节能的目的。下面我以驻马店市龙山水泥有限公司烘干工段收尘器节能改造为例，介绍一下实现的过程。

 

　　二、风机变频节能的原理

　　采用变频器对风机进行控制，属于减少空气 动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较， 具有明显的节电效果。

　　由图可以说明其节电原理：

　　图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4） 为变频运行特性（风门全开）

　　假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。

 

　　三、节能改造厂家工艺概况

　　驻马店市龙山水泥有限公司针对矿渣烘干机及矿渣收尘散点进行除尘，收尘器的处理风量约为5万立方米/小时，风压约2500Pa，废气来自ø2.4M烘干机和皮带下料的5个散点。工况条件变化大，废气量不稳。5个散点通过一个管道直接和烘干机的出口相连接直接入收尘器。袋收尘器清灰方式分为定时和定压，定时为在线清灰，定压为离线清灰。收尘器选型GFDC85-3。正常时所有室提升阀板全部打开，压力大时每室提升阀轮流关闭单独清灰。输、卸灰装置选用3个2.2KW卸料器和 1个7.5KW绞刀。引风机动力选用Y280S-4 75KW电动机。

 

　　在收尘器的总入口，设置了电动阀门，根据工艺条件的变化，调节进口的风量，从而完成工艺的要求。电动机在工频状态下工　作。

 

　　四、设计方案及实现内容

　　1. 收尘散点的控制。

　　针对几个收尘入口的散点，在入口处加装集尘罩，在集尘罩的出口加装了气动阀板。对于下料点的皮带及电振机的运行状态，通过中间继电器的隔离，采集到S7-200 PLC上，同时也根据其他的工艺的连锁，由PLC控制输出气动阀板的电磁阀，从而控制收尘点的启动和停止。这样，在收尘点上，当工艺不需要时，可以随时关闭，避免了能源的浪费。同时气动阀板在改造上设计和使用也很简单方便，改造费用降低。

 

　　2.  主引风机的控制

　　改造中由于收尘点工况复杂，风量运行中略有变化，同时要保证收尘点的负压，为节能考虑，风机主控选用西门子430系列75KW变频器，风机启动通过PLC和收尘器总入口电动阀门连锁，保证变频器启动状态在阀门关闭状态，同时，风机启动后，电动阀板完全打开，开始由变频调速控制风量。这样变频器启动时更加平稳，也不会对设备有大的冲击。

 

　　3. 压力变送器的控制

　　在收尘管道处安装压力变送器，由压力变送器把采集数据送入PLC进行有效的监测，由于收尘点阀板的启停，从而引起管道中压力的变化，这些变化通过PLC的计算和分析，输出调节信号控制变频器的调速。同时在烘干机的主收尘管道上，也安装压力变送器，在收尘器的进出口安装压差变送器，实时监控收尘点压力的变化和收尘器进出口差压的变化，通过差压变化控制袋除尘脉冲阀清灰的频率。通过烘干机入口压力的变化和PLC、变频器等形成闭环控制，这样既稳定了系统压力，使变频器输出不断地调节，达到了节能的目的。

 

　　4．卸灰、输灰的控制

　　每个袋收尘系统共三个灰斗。每灰斗下一个2.2KW卸料器，在设计其控制时，在PLC的程序设计上采用了绞刀和下面分格轮卸料器实现了连锁控制来预防分格轮停后绞刀堵塞现象。同时在三个灰斗的卸料中，我们采用了三个电动机轮流循环卸料的控制方式， 同时根据总卸料量，降低了绞刀的功率，这样既降低了设备的磨损，又节约了电能。

 

　　五、系统参数

　　根据工艺实际情况，设备整定的参数如下：

　　1. 收尘点的管道的取样点负压控制在-600Pa，回差为40Pa，集尘效果很好。

　　2. 定时喷吹大周期为10分钟，行喷吹间隔为5分钟，室间隔为5分钟。

　　3. 收尘点的温度波动在60—220℃之间，系统差压稳定在1600—2000Pa之间。

　　4. 收尘点全部运行时电动机输出频率45HZ，当散点关停是电动机输出30HZ。

 

　　六、本系统使用效果及节能效益

　　本系统自投资改造以来，电动机及其他相关设备磨损及故障率大大降低，主风机平均运行在35HZ，同时辅机设备节能也很明显。根据车间改造前和改造后电能表数据比较，系统总节电效率达40%以上，按照系统总用电量计算，年节电量在20万度以上。取得了良好的社会效益和经济效益。

 

　　七、结束语

　　此系统的改造后稳定运行表明，大中袋式除尘器的控制系统，对主引风机电机及辅机设备进行节能改造，是一种很实用很经济的设计思想，值得大力推广。