高壓變頻器在尾氣制酸中的應用

1 項目概況

吐魯番工企礦冶有限公司銅冶煉廠，是新疆維吾爾自治區吐魯番地區最大的國有企業，由于國家對銅冶煉尾氣處理的要求越來越高，公司領導在綜合考慮各方面的因素后，認為單純處理尾氣，還不如變廢為寶，將尾氣凈化處理后，將其中的SO2 轉變成硫酸，這樣既處理了尾氣，達到國家尾氣排放標準，又派生出新產品硫酸，可以獲得新的經濟效益，一舉兩得。據此，該廠實施了9萬t/年煙氣制酸項目。

該項目嚴格執行國家有關方針政策和各項設計規程、規范，對系統進行優化設計，全廠采用DCS 集中控制系統，項目完成后，系統整體技術設備達到國內先進水平。

該項目計劃總投資7 000 萬元，投產后年均利稅總額為1 000 萬元。主要產品為98% H2SO4，質量符合工業硫酸國家標準GBT34—2002 一等品標準。

要求的節能指標是單位產品電耗在98 kW·h/t 98% H2SO4 以下，遠低于199 kW·h/t100%H2SO4 的生產指標，合理采用循環水系統，使本項目工業復用水率高達96.5%。

2 工藝流程

尾氣制酸工藝流程如圖1 所示。

3 變頻器的應用

在該項目的工藝流程中，SO2煙氣由干燥塔到散熱器的過程是通過鼓風機經風道傳遞的，而鼓風機的運行采用了變頻控制，不但使啟動平穩，風量可隨時根據需要任意調節，并且節約了能量。

3.1 現場的基本數據

電動機的具體參數如下。

名稱SIMA變頻調速三相異步電動機

型號YPT5003-2

功率710 kW

絕緣等級F

額定電壓10 kV

額定電流49.7 A

接法Y型

防護等級IP54

恒轉矩2260N.M，20-50 Hz

冷卻方式IC616

生產廠家西安西碼電機(集團)股份有限公司

離心鼓風機的具體參數如下。

型號C850-1.357/0.969

流量850 m3/min

出口壓力38 000 Pa

電機功率710 kW

主軸轉速2 980 r/min

生產廠家湖北雙創鼓風機制造有限公司

3.2 系統方案

根據用戶要求，現場共有兩套系統，配置兩臺風機，配置一套變頻器，即一臺變頻器拖動兩臺電機，采用一拖二方式，如圖2 所示。旁路系統由1個高壓真空接觸器KM1 和5 個高壓隔離開關K1、K21、K22、K31、K32組成。要求K21不能和K1、K31同時閉合，K22不能和K1、K32同時閉合，在電氣上實現互鎖。K1與K31閉合，K21斷開，1#電機變頻運行;K1與K32 閉合，K22 斷開，2# 電機變頻運行。K1 與K31斷開，K21 閉合，1# 電機工頻運行;K1 與K32 斷開，K22閉合，2#電機工頻運行。

3.3 變頻器的配置

根據現場情況和用戶要求，采用山東新風光電子科技發展有限公司生產的JD-BP38-710F型高壓大功率變頻器。變頻器的額定輸入電壓為10 kV，允許變化范圍-20%耀+15%，額定輸出電壓為0耀10 kV，額定容量800 kV·A，輸入諧波約3%，輸入功率因數躍95%，過載能力120%連續，150% 1 min。

在本系統中，由于用戶采用DCS 集中控制系統，因此系統采用上位機控制，將變頻器所需要的開機信號和速度調節信號直接傳至用戶的集中控制系統，采用硬連接，在DCS 上直接進行調節，并接受由DCS 上傳輸的現場電機的溫度及風量調節信號，實現電機過熱保護及風量的自動調節。用戶DCS與變頻器連接的接口如表1、表2所列。

4 安裝與調試

4.1 安裝

安裝時注意不要將變頻器安裝在有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導電粉塵等空氣污染嚴重的環境里。考慮通風散熱及操作空間的需要，10 kV 系列整套裝置背面離墻或是別的柜體距離不得小于1 500 mm，裝置頂部離屋頂距離不得小于1 500 mm; 裝置正面離墻或是別的柜體距離不得小于1 500 mm。

所有柜體應牢固安裝于基座之上，并和廠房大地可靠連接。變壓器屏蔽層及接地端子PE 也應接至廠房大地。各柜體之間應相互連接成為一個整體。

安裝過程中，要防止變頻器受到撞擊和震動，所有柜體不得倒置，傾斜角度不得超過30毅。

整體布局如圖3 所示。

以變頻器隨機配套的《整機連線圖》為依據進行安裝接線。

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