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(yán)重，每年造成數(shù)千億的經(jīng)濟(jì)損失，SO2及酸雨污染已成為制約我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要因素?！笆濉逼陂g，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(jié)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(jié)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(guī)劃中要求的SO2減排任務(wù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2原生產(chǎn)狀況以及工藝要求
　　吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司成立于2001年5月，是全國知名民企建龍重工集團(tuán)的下屬子公司，是集燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋材于一體的綜合型鋼鐵加工企業(yè)，是吉林省民營經(jīng)濟(jì)納稅金星企業(yè)和省再就業(yè)明星企業(yè)。建龍集團(tuán)煉鐵廠燒結(jié)車間有一座360平米燒結(jié)機(jī)，配有1套煙氣脫硫裝置，脫硫入口煙氣接至燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)房外出口煙道。經(jīng)過脫硫后，凈煙氣經(jīng)脫硫塔煙囪排放，燒結(jié)煙氣脫硫工藝流程如圖1所示。

　　來自燒結(jié)廠引風(fēng)機(jī)的煙氣，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入冷卻器。在冷卻器中，原煙氣被工業(yè)水和來自吸收塔的漿液冷卻，然后煙氣以一定壓力導(dǎo)入吸收塔進(jìn)行反應(yīng)，凈化后的煙氣從脫硫塔煙囪排出。脫硫塔將吸收后的SO2通過相關(guān)裝置轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，并排出至指定位置。
　　增壓風(fēng)機(jī)是用于克服脫硫裝置的煙氣阻力，將原煙氣引入脫硫系統(tǒng)，并穩(wěn)定出口壓力的主要設(shè)備。增壓風(fēng)機(jī)作用是克服脫硫裝置的阻力，補(bǔ)償煙氣在脫硫裝置中的壓力損失。脫硫系統(tǒng)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(nèi)液位高度形成的壓力等組成。
　　脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓頭按下列要求選擇：
　?。?）脫硫增壓風(fēng)機(jī)的基本風(fēng)量按吸收塔的設(shè)計(jì)工況下的煙氣量考慮。脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量不低于10%。
　?。?）脫硫增壓風(fēng)機(jī)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(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)提供。脫硫增壓風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不低于20%。
　　增壓風(fēng)機(jī)是煙氣脫硫裝置中最主要的輔機(jī)之一，增壓風(fēng)機(jī)是脫硫系統(tǒng)中的用電大戶，其運(yùn)行效率的高低，對廠用電率的影響是舉足輕重的，同時為了滿足煙氣脫硫需要以及風(fēng)機(jī)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(jī)進(jìn)行變頻改造可以提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，提高穩(wěn)定性，進(jìn)而保證脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，同時還能取得良好的節(jié)能效果，達(dá)到節(jié)能降耗目的。
3系統(tǒng)改造方案節(jié)能原理
　　風(fēng)機(jī)負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理，風(fēng)機(jī)的工作特性如圖2所示。

　　曲線①為風(fēng)機(jī)按轉(zhuǎn)速N1工作時的特性曲線，曲線②為風(fēng)機(jī)按轉(zhuǎn)速N2工作時的特性曲線，③④為風(fēng)道阻力曲線。
　　在第一種負(fù)載工況下，風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)，風(fēng)量為Q1，風(fēng)壓為H1。如果風(fēng)機(jī)仍然按N1速度定速運(yùn)行，用擋板將風(fēng)量調(diào)節(jié)為Q2時，風(fēng)壓將上升到H3，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用，風(fēng)道阻力曲線由③變?yōu)棰堋Ｔ贏、B兩點(diǎn)，風(fēng)機(jī)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(biāo)小于IEE519-1992的諧波國家標(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、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，可以使用普通的異步電機(jī)。
　　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個功率單元串接組成，三相共24個單元；輸出相電壓為17電平，輸出線電壓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(yùn)行。控制器部分以高速微處理器實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)，互換性好、維修簡單。JD-BP38-2240F高壓變頻器主要技術(shù)參數(shù)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)：
　?。?）采用高速DSP作為中央處理器，運(yùn)算速度更快，控制更精準(zhǔn)。
　?。?）飛車啟動功能。能夠識別電機(jī)的速度并在電機(jī)不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動。
　?。?）完整的工頻/變頻自動互切技術(shù)。新風(fēng)光公司提供的自動旁路切換柜，不僅可實(shí)現(xiàn)變頻故障情況下自動由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行狀態(tài)，還可實(shí)現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運(yùn)行的功能，整個轉(zhuǎn)換過程不會對用戶設(shè)備的運(yùn)行造成任何影響。
　　（4）旋轉(zhuǎn)中再啟動功能。運(yùn)行過程中高壓瞬時掉電3s內(nèi)恢復(fù)，高壓變頻器不停機(jī)，高壓恢復(fù)后變頻自動運(yùn)行到掉電前的頻率。
　　（5）線電壓自動均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡，傳統(tǒng)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，而線電壓自動均衡技術(shù)通過調(diào)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電壓均衡輸出。
　　（6）具備突發(fā)相間短路保護(hù)功能。如果由于設(shè)備原因及其他原因造成輸出短路，此時如果變頻器不具備相間短路保護(hù)功能，將會導(dǎo)致重大事故。風(fēng)光變頻器在發(fā)生類似問題時能夠立即封鎖變頻器輸出，保護(hù)設(shè)備不受損害，避免事故的發(fā)生。
5 增壓風(fēng)機(jī)變頻改造主回路
　　脫硫增壓風(fēng)機(jī)是脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一，如果不能保證增壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，將迫使脫硫系統(tǒng)停運(yùn)，影響燒結(jié)生產(chǎn)。因此，增壓風(fēng)機(jī)變頻改造要在選擇可靠性高的變頻器產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該配備工頻旁路柜，即便變頻器故障、檢修時也可實(shí)現(xiàn)電機(jī)工頻旁路運(yùn)行，以保證風(fēng)機(jī)拖動而不影響脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)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(yùn)行。變頻器故障消除恢復(fù)投運(yùn)時，可以先切除增壓風(fēng)機(jī)旁路開關(guān)，依托變頻器的飛車啟動功能，在增壓風(fēng)機(jī)高速惰走的情況下恢復(fù)變頻器設(shè)備運(yùn)行，從而大大減小風(fēng)壓波動的時間。其主回路如圖3所示，采用一拖一手動旁路帶星點(diǎn)柜控制方案。

　　燒結(jié)廠脫硫增壓風(fēng)機(jī)原配置帶星點(diǎn)柜配置液阻啟動柜，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點(diǎn)引至變頻器。需要變頻拖動電機(jī)時，液阻柜按原控制方式啟動。即上級高壓開關(guān)柜給變頻器送電后，液阻柜得到開關(guān)柜閉合狀態(tài)信號后就啟動。星點(diǎn)柜閉合后，變頻器檢測到閉合信號后方具備開機(jī)條件，然后根據(jù)實(shí)際情況給變頻器啟動信號，進(jìn)行變頻運(yùn)行。工頻運(yùn)行時，閉合K3，液阻柜按原先工頻方式啟動，完成星點(diǎn)柜和液阻柜的啟動，達(dá)到電機(jī)軟啟動。
　　保持現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)不變。
　　旁路柜中，共有3個高壓隔離開關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K2與K3采用機(jī)械互鎖操動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖。當(dāng)K1、K2閉合，K3斷開時，電機(jī)變頻運(yùn)行；當(dāng)K1、K2斷開，K3閉合時，電機(jī)工頻運(yùn)行，此時變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護(hù)和調(diào)試。
　　旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖，DL合閘時，絕對不允許操作旁路隔離開關(guān)與變頻輸出隔離開關(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。
　　故障分閘：將變頻器“高壓分?jǐn)唷毙盘柵c旁路柜“變頻投入”信號串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入；旁路投入狀態(tài)下，變頻器故障分閘無效。
　　保護(hù)：保持原有對電機(jī)的保護(hù)及其整定值不變。對于差動保護(hù)，在變頻運(yùn)行期間不可用，可以通過后臺控制退出保護(hù)壓板，在旁路運(yùn)行時投入保護(hù)壓板。
6增壓風(fēng)機(jī)變頻改造效果
6.1節(jié)能效果
　　本脫硫增壓風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目于2012年11月7日正式投入運(yùn)行，至今運(yùn)行正常。投入變頻器后根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙氣多少，實(shí)時調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以非常平滑地控制增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，控制增壓風(fēng)機(jī)入口為所需負(fù)壓，保證燒結(jié)正常生產(chǎn)。
　　在燒結(jié)產(chǎn)量基本相同的情況下，煉鐵廠節(jié)能服務(wù)中心對增壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時參數(shù)實(shí)際測量如表3所示。增壓風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行，電機(jī)實(shí)際功率1073.23kW；增壓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，電機(jī)實(shí)際功率658.24kW；電機(jī)功率減小414.99kW。按照增壓風(fēng)機(jī)年運(yùn)行小時數(shù)為7000h，年節(jié)省電量大約為290.493萬kW·h，電價按照0.30元/kW·h計(jì)，則一臺增壓風(fēng)機(jī)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(xiàn)燒結(jié)系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，提高了脫硫增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。
（2）延長電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命。增壓風(fēng)機(jī)啟動時間長，啟動電流大（約5～7倍額定電流），對電機(jī)和風(fēng)機(jī)的機(jī)械沖擊力很大，嚴(yán)重影響其使用壽命。而采用變頻調(diào)速后，可以實(shí)現(xiàn)軟起動和軟停止，對電機(jī)幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長機(jī)械的使用壽命。
（3）減少閥門機(jī)械和風(fēng)機(jī)葉輪的磨損。變頻改造后，降低了增壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少了風(fēng)機(jī)葉輪的磨損，減少了風(fēng)機(jī)振動。延長風(fēng)機(jī)的大修周期，節(jié)省檢修費(fèi)用。
（4）便于實(shí)現(xiàn)脫硫增壓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)自動化。脫硫系統(tǒng)的的風(fēng)量經(jīng)常需要根據(jù)燒結(jié)煙氣的多少變化，在過去用擋板調(diào)節(jié)時，存在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開度與流量的關(guān)系曲線的線形問題。而變頻調(diào)速始終保持在線形高精度0.1～0.01Hz的范圍內(nèi)工作，容易實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的自動化控制。
7結(jié)束語
　　建龍鋼鐵煉鐵廠燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機(jī)高壓變頻器投運(yùn)以來，其性能穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯，可以根據(jù)燒結(jié)煙氣工況情況，對脫硫增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，大大提高燒結(jié)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高了燒結(jié)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在鋼廠風(fēng)機(jī)上應(yīng)用高壓變頻器節(jié)能降耗，是國家大力提倡節(jié)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(jī)驅(qū)動的各個行業(yè)越來越會大顯身手。