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环保收尘系统烟气温度跟踪自适应控制节能技术

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环保收尘系统烟气温度跟踪自适应控制节能技术
第一章 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、除尘器分类
　　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"，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。
第二章   除尘自适应控制节能技术工作原理
（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   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Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P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 Φ，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；
COSΦ ——单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。
C1=T×∑（P1×δ），其中：
T  ——全年平均运行时间，h;P1 ——单一负荷下的运行功率，kW;
δ ——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%
100
100
100
100
0
90
90
81
72。9
27。1
80
80
64
51。2
48.8
70
70
49
34.3
65.7
60
60
36
21。6
78.4
50
50
25
12.5
87.5

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）
100
100
100
0
0
90(45Hz)
90
81
72.9
27.1
136.58
80(40Hz）
80
64
51.2
48。8
245。95
70(35Hz)
70
49
34。3
65。7
331.13
60（30Hz）
60
36
21.6
78。4
395.14
50(25Hz)
50
25
12.5
87。5
441。00
注：系统的功率因数按照0.90计算。
第四章 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，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更完善地保护了电机。
（5)操作简单,运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数，实现智能调节.
（6）适应电网电压波动能力强,电压工作范围宽，电网电压在-15%～+10%之间波动时，系统均可正常运行。
第五章   结束语
所以采用该温度自适应控制技术运用于多家环保除尘项目上，不仅可以达到除尘效果,而且能够达到很好节能的目的
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