1 引言
焦?fàn)t在裝煤和出焦過(guò)程中，在裝煤孔和出焦處產(chǎn)生大量的高溫陣發(fā)性煙塵，煙氣中主要污染物有粉塵、苯可溶物、苯并吡等，嚴(yán)重污染工作區(qū)和工廠周圍環(huán)境，影響區(qū)域較大，危害工人和居民的身體健康。
國(guó)家衛(wèi)生部、勞動(dòng)人事部、財(cái)政部和全國(guó)總工會(huì)聯(lián)合頒布的文件，已將肺癌列為焦?fàn)t工人的職業(yè)病。國(guó)家非常重視解決焦?fàn)t煙塵污染問(wèn)題，徹底治理焦?fàn)t煙塵污染問(wèn)題已成為各焦化廠刻不容緩的環(huán)保課題。
近年來(lái)，焦?fàn)t裝煤、出焦設(shè)備一般都配置煙塵捕集裝置和地面站煙氣凈化設(shè)施，通過(guò)這些措施使外排氣體達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，由于技術(shù)和運(yùn)行成本的制約，地面站除塵系統(tǒng)運(yùn)行成本比較高，采取先進(jìn)手段對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)速改造，是非常必要的。

2 焦化地面站除塵風(fēng)機(jī)調(diào)速方案選擇
焦化地面站除塵風(fēng)機(jī)用于裝煤、焦炭出焦時(shí)除塵使用。除塵風(fēng)機(jī)在不裝煤、推焦時(shí)，只需要很低的風(fēng)量，為了降低除塵系統(tǒng)的運(yùn)行成本，需要對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
變頻調(diào)速技術(shù)是20世紀(jì)年代末興起的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)，它以轉(zhuǎn)矩大、精度高、功能強(qiáng)、可靠性高，操作方便，便于通訊等功能優(yōu)于以往的傳統(tǒng)調(diào)速方式(如變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速等)。變頻調(diào)速運(yùn)行，是根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化要求，改變供電電流的頻率，并配合電壓的調(diào)節(jié)，以獲得合理的運(yùn)行工況。在不同的轉(zhuǎn)速情況下，均保持較高的運(yùn)行效率。變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅降低了電能消耗，同時(shí)能改善啟動(dòng)性能，保護(hù)電動(dòng)機(jī)及負(fù)載設(shè)備免受瞬時(shí)啟動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)其工作壽命，還提高電動(dòng)機(jī)及負(fù)載設(shè)備的工作精確度。
經(jīng)過(guò)多方比較性價(jià)比，通過(guò)招標(biāo)方式，選用了中國(guó)名牌產(chǎn)品-山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的jd-bp38-800f型高壓變頻器，改造取得了成功。

圖1 裝煤除塵工藝流程

3 正泰焦化地面站二合一除塵系統(tǒng)工藝流程
3.1裝煤除塵工藝流程
裝煤時(shí)，爐頂消煙除塵車行走到出焦后待裝煤的炭化室相應(yīng)位置后，放下吸煙車的燃燒收集套筒，伸縮套筒與機(jī)側(cè)吸口接通，接通凈煤氣并點(diǎn)火，此時(shí)爐頂吸塵車出口可伸縮套筒與焦側(cè)集塵干管上裝煤煙氣轉(zhuǎn)換翻板閥接通，同時(shí)傳感器向地面除塵站中央控制室發(fā)出電信號(hào)，此時(shí)風(fēng)機(jī)由自控系統(tǒng)所發(fā)出的指令開(kāi)始由低速轉(zhuǎn)為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。裝煤開(kāi)始后，焦?fàn)t裝煤孔散發(fā)的煙塵，通過(guò)密封套筒進(jìn)入煙塵收集車，先在燃燒器內(nèi)燃燒，再經(jīng)過(guò)風(fēng)冷后送入地面除塵站，經(jīng)過(guò)蓄熱式冷卻器脫除火屑，再進(jìn)入脈沖袋式除塵器凈化，最終由風(fēng)機(jī)通過(guò)高煙囪排放。除塵器收集的粉塵打包外售。裝煤完畢后收回套筒，同時(shí)傳感系統(tǒng)向地面站發(fā)出電信號(hào)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。裝煤除塵工藝流程框如圖1所示。

圖2 出焦除塵工藝流程

3.2出焦除塵工藝流程
入爐煤經(jīng)過(guò)高溫?zé)捴瞥山购?，攔焦車移動(dòng)至需要出焦的炭化室相應(yīng)位置，導(dǎo)焦柵對(duì)準(zhǔn)即將出焦的炭化室，攔焦吸塵罩上方的雙出口伸縮套筒與集塵干管上的煙氣轉(zhuǎn)換閥接通的同時(shí)，傳感器向地面除塵站系統(tǒng)發(fā)送電信號(hào)，風(fēng)機(jī)由自控系統(tǒng)發(fā)出的指令開(kāi)始由低速逐漸升高達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。同時(shí)吸塵罩上部的導(dǎo)向風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。推焦車將紅焦從炭化室推出，焦碳通過(guò)導(dǎo)焦柵落入熄焦車車廂內(nèi)，所產(chǎn)生的煙塵及爐門框上方產(chǎn)生的煙塵在熱浮力及風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，在吸塵罩內(nèi)集結(jié)緩沖，由無(wú)組織狀態(tài)變?yōu)橛薪M織收集后，通過(guò)出焦煙氣轉(zhuǎn)換閥，進(jìn)入集塵管，送入地面除塵站，經(jīng)過(guò)蓄熱式冷卻器脫除火屑，再進(jìn)入脈沖袋式除塵器凈化，最終由風(fēng)機(jī)通過(guò)高煙囪排放。除塵器收集的粉塵打包外售。推焦完畢后收回套筒，同時(shí)傳感系統(tǒng)向地面站發(fā)出電信號(hào)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。出焦除塵工藝流程框如圖2所示。

圖3 旁路柜一次回路圖

4 地面站除塵風(fēng)機(jī)改造設(shè)備參數(shù)
4.1除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)
地面站除塵風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)如表1、表2所示。

表1 電機(jī)參數(shù)

表2 風(fēng)機(jī)參數(shù)

4.2風(fēng)光牌jd-bp38-800f 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)
山東新風(fēng)光是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，生產(chǎn)的風(fēng)光牌jd-bp38系列高壓變頻器榮獲“中國(guó)名牌”稱號(hào)，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)，屬高-高電壓源型變頻器，其諧波指標(biāo)遠(yuǎn)小于iee519-1992的諧波國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高，輸出波形質(zhì)量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數(shù)補(bǔ)償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)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(jī)。
jd-bp38-800f 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)如表3所示。

表3 jd-bp38-800f 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)

5 高壓變頻器技術(shù)改造方案
除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動(dòng)力中樞，一旦除塵風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行，不但影響生產(chǎn)，還有可能威脅到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員的人身安全；另外，調(diào)速系統(tǒng)工作的環(huán)境比較惡劣；同時(shí)焦?fàn)t又周期性間斷推焦、裝煤；所以，和除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)方案應(yīng)周密細(xì)致，經(jīng)過(guò)雙方技術(shù)人員的合作，制定了地面焦化除塵風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造方案。
5.1高壓變頻改造主回路方案
風(fēng)光高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由一次回路進(jìn)線柜(旁路柜)、變壓器柜、變頻單元柜和操作控制柜組成。旁路柜在變頻器維護(hù)過(guò)程中或變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，將電機(jī)投入到工頻電網(wǎng)運(yùn)行，保證生產(chǎn)不受影響。變頻運(yùn)行時(shí)，變頻器為電機(jī)提供全面的保護(hù)。高壓變頻器旁路柜一次回路如圖3所示。
dl：用戶高壓真空斷路器；
k1、k2、k3：高壓變頻器內(nèi)置高壓隔離開(kāi)關(guān)；
bpq：jd-bp38-800f高壓變頻器；
d：800kw/10kv異步電動(dòng)機(jī)。
圖3手動(dòng)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采用電磁互鎖操動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電磁互鎖。當(dāng)k1、k3閉合，k2斷開(kāi)時(shí)，用戶電源通過(guò)原用戶高壓柜，給高壓變頻器送電，電機(jī)變頻運(yùn)行；當(dāng)k1、k3斷開(kāi)，k2閉合時(shí)，用戶按工頻啟動(dòng)方式啟動(dòng)原水電阻，電機(jī)工頻運(yùn)行，此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來(lái)，便于檢修、維護(hù)和調(diào)試。
旁路柜必須與上級(jí)高壓斷路器dl連鎖， dl合閘時(shí)，絕對(duì)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(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作人員和設(shè)備的安全。
5.2除塵風(fēng)機(jī)工藝要求
除塵風(fēng)機(jī)用于裝煤、焦炭出焦時(shí)除塵使用，推焦和裝煤操作不同時(shí)進(jìn)行，執(zhí)行先推焦后裝煤的原則。除塵風(fēng)機(jī)在不裝煤、推焦時(shí)，只需要很低的轉(zhuǎn)速，根本不需要滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。利用高壓變頻器根據(jù)實(shí)際需要對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變速運(yùn)行，既改善了工藝，又達(dá)到降低除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行成本。
采用變頻器改造后，為了節(jié)省電能，除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為高低速兩檔運(yùn)行，不裝煤、出焦時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速約200 r/min；出焦或者裝煤時(shí)，風(fēng)機(jī)升速至900 r/min。具體操作如下：
(1) 推焦除塵。風(fēng)機(jī)平時(shí)在低速待機(jī)運(yùn)行(20hz )。推焦機(jī)開(kāi)始推焦時(shí)，推焦桿離開(kāi)后限位給變頻器發(fā)出高速信號(hào)(45hz )，風(fēng)機(jī)高速啟動(dòng), 同時(shí)給低壓控制柜信號(hào)，切換裝煤蝶閥，到推焦桿退回時(shí)降為低速。
(2) 裝煤除塵。當(dāng)煤車集塵蓋液壓推桿啟動(dòng)時(shí)，給變頻器發(fā)出信號(hào)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)到高速，同時(shí)給低壓控制柜信號(hào)，關(guān)閉出焦蝶閥。當(dāng)裝煤車吸力達(dá)到要求的規(guī)定值時(shí)進(jìn)行裝煤操作，加煤結(jié)束后，待液壓推桿收回后轉(zhuǎn)為低速。
(3) 排灰操作。地面除塵站排灰根據(jù)倉(cāng)料位儀情況進(jìn)行，重力除塵器排灰根據(jù)排灰情況而定，初步定為每周1次。風(fēng)機(jī)停止后，不要馬上停卸灰系統(tǒng)，要讓卸灰系統(tǒng)繼續(xù)工作30min，以便將布袋積灰充分反吹干凈，積灰斗余灰全部卸完。
5.3 高壓變頻器操作
對(duì)除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器操作具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：變頻器操作可以在本機(jī)控制，也可以遠(yuǎn)程操作。變頻器包括一臺(tái)內(nèi)置的plc，用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)(如rs-485)的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展控制開(kāi)關(guān)量，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。變頻器可選擇由控制室的上位機(jī)或操作臺(tái)進(jìn)行操作?！　?/P>

6 設(shè)備改造后運(yùn)行情況
6.1節(jié)能分析
從2009年6月31日正式投入運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行情況良好，基本達(dá)到改造的預(yù)期目的。
除塵風(fēng)機(jī)只有在推焦車推焦或裝煤的時(shí)候需要高速，變頻器帶動(dòng)風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行使風(fēng)機(jī)的吸力滿足工藝要求，達(dá)到除塵的效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際考察，古縣正泰公司焦?fàn)t生產(chǎn)情況是：推焦車每天生產(chǎn)焦炭120爐，每一次往外推焦時(shí)都需要除塵風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，而且每一次推焦持續(xù)的時(shí)間是72s。焦?fàn)t每爐周期9min，72s要求除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速900 r/min(45hz)；還有裝煤時(shí)也需要高速運(yùn)行除塵操作，其余時(shí)間要求風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速200 r/min(20hz)。
除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器改造前后，2009年和2010年同期相比，以噸焦炭電耗來(lái)分析節(jié)能數(shù)據(jù) (單位kw.h/t焦炭)，如表4所示。

表4 焦化噸焦炭電耗(單位：kw.h/t焦炭)

從表4統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，2009年1～6月同2010年1～6月相比較，噸焦炭電耗有較大幅度下降，下降達(dá)：20%，其中主要的節(jié)電是由高壓變頻器完成的。
以焦炭除塵風(fēng)機(jī)消耗電量來(lái)分析節(jié)能效果，根據(jù)古縣正泰公司生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，2009年1～6月同2010年1～6月相比，公司2009年上半年焦炭產(chǎn)量為556285t，2010年上半年焦炭產(chǎn)量為557054t，產(chǎn)量基本相同，統(tǒng)計(jì)除塵風(fēng)機(jī)消耗電量如表5所示。

表5 地面站除塵風(fēng)機(jī)電耗(單位：kw.h)

從表5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看，除塵風(fēng)機(jī)節(jié)電率為：(2261541-1402158)/2261541=38%，6個(gè)月共節(jié)約用電86萬(wàn)kw.h，平均每月節(jié)約用電14.3萬(wàn)kw.h，年節(jié)電量可估算為：14.3×12=172萬(wàn)kw.h。以電價(jià)0.4元/kw.h計(jì)算，地面站除塵風(fēng)機(jī)年節(jié)電費(fèi)：172×0.4=68.8萬(wàn)元。
6.2地面站除塵系統(tǒng)的改造其他效果
(1) 電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停止。避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的電氣和機(jī)械沖擊，使風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)。
(2) 運(yùn)行工況改善，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低。
隨著焦?fàn)t生產(chǎn)除塵的需要，隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，滿足焦?fàn)t生產(chǎn)工藝的需要，降低了煉焦?fàn)t生產(chǎn)區(qū)域的粉塵濃度，凈化了工人生產(chǎn)操作環(huán)境?，F(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境大為改善，工作強(qiáng)度大大降低，特別受到現(xiàn)場(chǎng)操作人員的歡迎。
(3)延長(zhǎng)了電機(jī)、風(fēng)機(jī)的使用壽命，提高了風(fēng)機(jī)的利用效率。原焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程 中，經(jīng)常造成風(fēng)機(jī)和電機(jī)的損壞，維護(hù)工作量大。布袋使用時(shí)間的大大延長(zhǎng)，該高壓變頻器系統(tǒng)使用22個(gè)月沒(méi)有更換過(guò)布袋，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。
(4)變頻器具有多項(xiàng)保護(hù)功能，十分完善。
與原來(lái)工頻系統(tǒng)相比較，變頻器具有過(guò)流、短路、過(guò)壓、欠壓、缺相、溫升保護(hù)等多項(xiàng)保護(hù)功能，更精確地保護(hù)了電機(jī)。

7 結(jié)束語(yǔ)
從風(fēng)光牌jd-bp38-800f高壓變頻器在古縣正泰公司地面站除塵風(fēng)機(jī)近兩年運(yùn)行情況來(lái)看，變頻系統(tǒng)滿足了焦化廠連續(xù)生產(chǎn)的需要，降低了除塵系統(tǒng)的運(yùn)行成本，用戶非常滿意。古縣正泰公司另外一個(gè)地面除塵站風(fēng)機(jī)改造項(xiàng)目也采用了山東新風(fēng)光電子公司的高壓產(chǎn)品進(jìn)行改造。

作者簡(jiǎn)介
林紅波 男 技術(shù)支持工程師，現(xiàn)就職于山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司。

參考文獻(xiàn)(略)

作 者：山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司 林紅波 馬廣府