变频节能技术在除尘风机中的应用

摘 要：山东兖矿国际焦化有限公司有两座7.63米焦炉，年产200万吨焦炭，焦炉生产时，除尘系统利用两台除尘风机运转产生的负压通过除尘管道、集尘装置回收焦炉烟尘。焦炉出焦时需要两台除尘风机高速运行达到负压要求，不出焦时除尘风机采用液力偶合器降速运行。由于除尘系统采用的是德国二手设备，液力偶合器故障频发，维修难度大，一直达不到除尘效果，给环保工作带来巨大压力。同时，尽管液力偶合器能调速风机在低速运行，但电机始终全速运行，造成能源浪费。为解决环保、节能问题，公司决定对两台除尘风机进行变频节能改造。

关键词：变频节能；技术；除尘

1 改造方案

1.1 机械部分改造方案

由于采用变频调速后液力偶合器就完全失去了作用，故风机液力偶合器拆除，电机与风机的连接方式采用联接轴使电机与风机直接相连。根据液力偶合器的联接尺寸设计来取代液力偶合器，并且保持各个连接轴的安装尺寸，轴径尺寸以及轴连接中心尺寸等都要和原来的液力偶合器保持相符，在进行安装的过程中，只要拆除原来的液力偶合器，并且将连接轴安装上，通过适当的调整就可以实现相关的安装要求，此外，还不需要调整风机和电机，有利于更好的安装。

1.2 电气部分改造方案

风机电机电源采用原高压电缆，在接线盒处解除进入防爆连接箱，敷设新电缆进入变频器，经刀闸K1到高压变频装置，变频装置输出经刀闸K3送至电动机接线盒。为防止变频器出现故障后影响风机运行，另外设置了手动旁路系统，可以通过刀闸K2切换至工频侧，从而可以直接起动电动机。如果变频装置发生故障，就会立即断开输入侧的高压开关和刀闸K1、K3，从而隔离变频装置，切换刀闸K2到工频侧，合高压开关工频起动电机运行。刀闸K1、K2、K3之间存在着闭锁以及预防误操作功能。

1.3 基本设备参数

除尘风机电机参数：

配套变频器参数：

2 节能效果分析

2.1 变频调速节能的基本原理

根据流体力学的相关原理我们可以知道，运用感应电动机驱动的风机、水泵负载，轴功率P和流量Q，压力H的关系为：

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：

Q2=Q1×（1）

H2=H1×（）2（2）

p2=p1×（）3（3）

由此可知，它们之间存在着正相关关系，及流量Q越大，转速n就是越快，而轴功率P和转速的立方又成正比例关系，因此，在通过80%的额定流量时，应该根据电机的转速调节到额定转速的80%，这样的话就会使得需要的功率只是以前的51.2%。如下图所示，从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。

风机的运行曲线图

当所需风量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，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；如果使用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，他们的管网特性并没有发生改变，不过风机的特性曲线将下移，所以其运行工况点由A点移至C点。这个时候所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。根据相关的理论分析，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，经过实践的统计说明，风机类通过调速控制可以节能20%～50%，有些风机负载节能比例甚至可以达到60%以上。

2.2 预计节能分析

注：1.运行工况：两台全年运行。

2.执行电价：0.6532元/kwh。

3 投运后实际经济效益分析

项目从确定实施到设备投运，仅用了70天时间，实际运行效果良好，节能效果明显。

3.1、运行一个月节能数据统计

3.2 改造总投资

通过以上数据分析，总投入151.322万元，每年实现节能效益103.68万元，一年半即可收回投资，综上所述，山东兖矿国际焦化有限公司焦炉除尘风机变频器节能改造不仅提高了设备的可靠运行和能源利用效率，解决工艺和环保问题，而且每年能产生约103万元经济效益，真正是一个短平快的节能、环保、收益大的改造项目，值得推广。