环保收尘系统烟气温度跟踪自适应控制节能技术

环保收尘系统烟气温度跟踪自适应控制节能技术环保收尘系统烟气温度跟踪自适应控制节能技术 第一章第一章 概述概述 1 除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设 备 除尘器的性能用可处理的气体量 气体通过除尘器时的阻力损 失和除尘效率来表达 同时 除尘器的价格 运行和维护费用 使 用寿命长短和操作管理的难易也是考虑其性能的重要因素 2 除除尘尘器器分分类类 除尘器按其作用原理分成以下五类 1 机械力除尘器包括重力除尘器 惯性除尘器 离心除尘 器等 2 洗涤式除尘器包括水浴式除尘器 泡沫式除尘器 文丘 里管除尘器 水膜式除尘器等 3 过滤式除尘器包括布袋除尘器和 颗粒层除尘器等 4 静电除尘器 5 磁力除尘器 现在电炉冶炼工业中用的最多的是布袋式除尘器 3 布袋式除尘器选型需要主要考虑的因素如下 1 处理风量 Q 2 使用温度 3 入口含尘浓度 4 出口含尘浓度 5 压力损失 6 操作压力 7 过滤速度 8 滤袋的长径比 通风除尘系统使用布袋除尘器有高耗能的风机和除尘器 节 能降低成本就比较难 按此思路反思我们现在的除尘设备实际选择 顺序 就可以发现一些值得改进的问题 比如转炉二次除尘 高炉 出铁场除尘 装卸料除尘等许多类似应用 粉尘颗粒 80 甚至 90 以上都是 10 mm 以上 但在我国几乎绝大多数采用通风除尘 并且用布袋除尘器 就出现解决了减排问题 但运行费用都很高 转炉 LT 法除尘未燃法时粉尘也是大部分是粗颗粒 但电除尘的入 口浓度按照 70 100 克 标立米设计 造成电场多 设备庞大 4 目前布袋式除尘器拖动风机的几种方式 1 降压启动柜拖动 启动时启动电流很高 通常情况是正常运行电流的 3 5 倍 或更高 对整个电网冲击非常大 电网很易跳闸 普遍不在采用 2 软启动柜拖动 启动时启动电流有所下降 通常情况是正常运行电流的 2 3 倍或更高 对整个电网冲击仍然很大 目前有采用 但不是很多 同时其成本较低 3 简易变频拖动方式 就是简单的运用变频器拖动风机 启动时无冲击电流 对电网 无任何冲击 但是它只能由操作员根据烟气量大小进行手动调节 节能效果不是很理想 这种方式浪费财力和人力 在铬铁冶炼过 程中 从加料 焙烧 塌料 出铁等过程中 其烟气量往往是由低 到高的循环变化 这种变化给烟气治理公司在烟气的估算上造成了 很大的麻烦 针对这一变化特点 很多烟气治理公司单纯使用采集 的数据进行简单的处理 如转换为简单 4 20 毫安的电流或 0 10V 电压信号 后直接或间接控制变频器 而不经过程序化处理 由于 离心风机自身的特点 造成变频器在使用过程中经常出现震荡保护 导致过流 过压 过载等现象 严重时会引起风机系统出现喘振 直接导致风管扭曲变形 致使整个烟气收尘系统不能正常运行 4 自适应变频控制节能拖动方式 我公司开发出了 烟气量温度跟踪自适应控制系统烟气量温度跟踪自适应控制系统 将烟气量 的有关数据采集后通过该自适应控制系统进行处理 再结合变频器 频率分段控制技术 根据冶炼时段工况的不同 针对烟气量的变化 同步调整风机转速 同时达到无人值守 全面实现自动化 彻底解 决这一技术难题 并让电机实现平稳启动 延长电机的使用寿命 同时可轻松实现 25 32 左右的节电率 并且 将这一技术成功的 延伸运用到对冶炼炉停与开的模拟判断 实现了整个除尘系统的全 部智能化 控制系统具有手动和自动操作功能 显示器人机界面友 好 数据显示一目了然 操作非常简便 控制内容同时包括 系统 自动化清灰 阀门自动切换 超温超压报警 温度自动调节 风量 自动调节 系统故障调节等 基于这种除尘效果与运行成本间的利 弊关系 我公司在众多的实际运行工况中 通过不断的研究和总结 从而成功研制出这套温度自适应控制系统 既兼顾到除尘效果 又 达到了降低运行成本的目的 已在多家铁合金 硅铁行业的除尘器 上成功运用 运行效果良好 得到一致好评 第第二二章章 除除尘尘自自适适应应控控制制节节能能技技术术工工作作原原理理 一 系统主要构成单元 本温控自适应系统主要由 1 主控制单元 CPU PLC 2 操作单元 触摸屏或文本显示器 3 温度变送单元 温度转换模块 4 温度采集单元 微压温度变送探头 5 传输单元 K 分度补偿导线 6 执行单元 中间继电器 仪表 开关等 二 工作方式 本系统通过在除尘系统的进风管道上安装一微压温度变送探头 该探头将采集到的温度信号变换成微压电信号 通过 K 分度补偿导 线反馈给温度转换模块 温度转换模块将采集到的电信号变送成标 准的 4 20mA 送至主机 CPU 通过主机建立数学模型 建立多条温 度曲线 经过比例积分 微分运算 经过多次的平均值 取合适的 增益 选取一条最佳工作曲线 从而得出温度与速度的正比例曲线 主机通过当前采集的温度信号与触摸屏 文本显示器 所设定的信 号进行比较 然后计算输出给执行单元 从而使风机工作在最佳工 作区域 三 工作示意图 此图 X 轴为电机速度 Y 轴为温度 第三章第三章 节能分析节能分析 1 变频调速节能原理 从流体力学的原理得知 使用感应电机驱动的风机 轴功率 P 与风量 Q 风压 H 的关系为 P Q H 当电动机的转速由 n1 变化到 n2 时 Q H P 与转 速的关系如下 可见风量可见风量 Q 和电机的转速和电机的转速 n 是成正比关系的 而所需的轴功是成正比关系的 而所需的轴功 率率 P 与转速的立方成正比关系 与转速的立方成正比关系 所以当需要 80 的额定风量时 通 过调节电机的转速至额定转速的 80 即调节频率到 40 00Hz 即可 这时所需功率将仅为原来的 51 2 如图 1 所示 从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的 节能效果 当所需风量从 Q1 减小到 Q2 时 如果采用调节风门的办法 管 网阻力将会增加 管网特性曲线上移 系统的运行工况点从 A 点变 到新的运行工况点 B 点运行 所需轴功率 P2 与面积 H2 Q2 成正比 如果采用调速控制方式 风机转速由 n1 下降到 n2 其管网特性并 不发生改变 但风机的特性曲线将下移 因此其运行工况点由 A 点 移至 C 点 此时所需轴功率 P3 与面积 HB Q2 成正比 从理论上 分析 所节约的轴功率 Delt P 与 H2 HB C B 的面积成正 比 考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗 通过实践的统计 风机类通过调速控制可节能达 20 50 2 变频改造节能分析 改造前工频运行功率计算公式 P1 U I 1 732 COS 其中 U 电机电压 kV I 电机电流 A P1 单一负荷下 工频运行功率 kW COS 单一负荷下运行功率因数 小于额定功率因数 C1 T P1 其中 T 全年平均运行时间 h P1 单一负荷下的运行功率 kW 这种负荷下的全年运行时间比例 C1 改造前总耗电 量 kW h 改造后变频运行预计功率计算公式 3 节能对照表 风机变频调速时的能耗比较 转速 n 风量 Q 风压 H 轴功率 P 节电率 1001001001000 90908172 927 1 80806451 248 8 70704934 365 7 60603621 678 4 50502512 587 5 上述均为百分比 100 流量为风机的额定流量 100 功率为工频 额定工况运行时消耗功率 即电机输入功率 风机额定轴功率 电 机效率 电机效率一般为 93 96 额定功率较大者效率较高 变频调速时的节能量即为两种调节方式的能耗差值 百分比乘额定 消耗功率 例如 以电机功率为 560KW 的风机为例计算节能 转速 n 风量 Q 风压 H 轴功率 P 节电率 节电度数 每小 时 100 50Hz 10010010000 90 45Hz 908172 927 1136 58 80 40Hz 806451 248 8245 95 70 35Hz 704934 365 7331 13 60 30Hz 603621 678 4395 14 50 25Hz 502512 587 5441 00 注 系统的功率因数按照 0 90 计算 第四章第四章 变频调速后其它附加效益变频调速后其它附加效益 1 网侧功率因数提高 原电机直接由工频驱动时 满载时功 率因数为 0 85 左右 实际运行功率因数远低于 0 8 采用变频调速 系统后 电源侧的功率因数可提高到 0 9 以上 无需无功补偿装置 就能大大的减少无功功率 满足电网要求 可进一步节约上游设备 的运行费用 2 设备运行与维护费用下降 采用变频调节后 由于通过调 节电机转速实现节能 在负荷率较低时 电机转速也降低 主设备 及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻 维护周期可加长 设备运 行寿命延长 并且变频改造后风门开度可达 100 运行中不承受 压力 可显著减少风门的维护量 变频器运行中 只需定期对变频 器除尘 不用停机 保证了生产的连续性 随着生产的需要 调节 风机的转速 进而调节风机风量 既满足生产工艺的要求 工作强 度又大大降低 采用变频技术调速后 减少了机械磨损 维护工作 量降低 检修费用下降 3 用变频调速装置后 可对电机实现软启动 启动时电流不 超过电机额定电流的 1 2 倍 对电网无任何冲击 电机使用寿命延 长 在整个运行范围内 电机可保证运行平稳 损耗减小 温升正 常 风机启动时的噪音和启动电流非常小 无任何异常振动和噪音 4 与原来旧系统相比较