關鍵詞： 銅業  冶煉煙氣製酸    高壓變頻器

摘要：本文介紹了英威騰GD5000係列高壓變頻器在銅冶煉煙氣製酸項目上的應用。

一
、引言

冶(ye)煉(lian)煙(yan)氣(qi)製(zhi)酸(suan)，是(shi)我(wo)國(guo)硫(liu)酸(suan)工(gong)業(ye)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。近(jin)十(shi)幾(ji)年(nian)來(lai)
，我(wo)國(guo)冶(ye)煉(lian)煙(yan)氣(qi)製(zhi)酸(suan)技(ji)術(shu)取(qu)得(de)長(chang)足(zu)發(fa)展(zhan)
，冶(ye)煉(lian)煙(yan)氣(qi)製(zhi)酸(suan)單(dan)係(xi)列(lie)裝(zhuang)置(zhi)的(de)規(gui)模(mo)愈(yu)來(lai)愈(yu)大(da)，技(ji)術(shu)和(he)裝(zhuang)備(bei)愈(yu)來(lai)愈(yu)先(xian)進(jin)；daxingyelianyanqizhisuangongchengdeshejidoubutongchengdudiyingyongledangjinguoneiwaixianjinjishuhezhuangbei，dadagaibianlewoguoyelianyanqizhisuandejishuzhuangkuang。danzaishijideshengchanguochengzhong，genjuyanqizhonghanliudenongdu、吸收塔的效率、轉化器的效率、生產周期等因素，需經常對相關的風機、水泵等設備進行調整、變化
，以滿足工藝要求。傳統的調節方式主要是采用進、出口風門擋板調節或者是采用液偶調節來控製風量，調節精度差、效率低
，造成管網內部氣流紊亂， 風機喘振等現象。大量應用標明，采用變頻器改變電機轉速來調節風量可以在滿足工藝要求的同時，解決上述矛盾。  

二
、項目介紹

山東某銅業是一家有色金屬加工企業

，在東營發展的14年完成了三次跨越，從第一工業園到第三工業園，如今已具備陰極銅22萬噸/年、稀貴金屬綜合提取加工5000噸/年的生產能力
，全國同行業排名第六，占據山東省28%的市場份額。

該銅業采用氧氣底吹熔煉技術將年產5萬噸設計能力
，擴大到了年產10萬wan噸dun規gui模mo。且qie整zheng個ge流liu程cheng是shi完wan全quan密mi閉bi的de，生sheng產chan過guo程cheng中zhong所suo產chan生sheng的de煙yan氣qi汙wu染ran可ke以yi降jiang到dao最zui低di。同tong時shi，因yin為wei煙yan氣qi的de主zhu要yao構gou成cheng成cheng分fen是shi二er氧yang化hua硫liu，該gai企qi業ye又you在zai處chu理li煙yan氣qi上shang發fa明ming了le一yi套tao製zhi作zuo硫liu酸suan的de工gong藝yi，產chan出chu的de副fu產chan品pin被bei定ding級ji為wei國guo家jia一yi級ji品pin工gong業ye硫liu酸suan。而er對dui於yu不bu能neng完wan全quan處chu理li掉diao的de汙wu酸suan，該gai公gong司si創chuang新xin研yan發fa了le“重金屬冶煉煙氣淨化中汙酸處理新技術”
，這項技術將汙酸淨化回收，最終將汙酸處理成合格工業硫酸。

其煙氣製酸生產工序流程可分為：淨化工段
、幹吸工段、轉化工段、酸庫工段。

其煙氣流程為：煙氣—一級動力波—空氣冷卻塔—二級動力波—電除霧器—幹燥塔—SO2風機—轉化器—一吸收塔—轉化器—二吸收塔—尾氣排空。

其中，在轉化工段，從SO2鼓風機出來的冷SO2氣體俗稱一次氣，經過催化後轉化成SO3
，再經過換熱後由一冷風機送入第一級吸收塔製取硫酸
，第一吸收塔出來未反應的冷SO2氣體俗稱二次氣
，需經過二次催化轉化後通過二冷風機送往第二吸收塔製取硫酸。其工藝圖如下：

由於在實際運行過程中，受到SO2氣體的含量、第一吸收塔和第二吸收塔吸收率的影響

，SO2鼓風機、一冷風機、二冷風機需經常進行調節以滿足工藝需求。然而采用傳統的擋板調節或是液偶調節，調節精度差、效率低、維護量大，經研究決定
，采購英威騰GD5000係列高壓變頻器（GD5000-A3550-10-S，拖動SO2鼓風機），實現全自動操作，改善了操作方式，節約了大量能源。

三、係統方案

 1. 主回路方案：

針(zhen)對(dui)用(yong)戶(hu)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)的(de)高(gao)壓(ya)電(dian)機(ji)運(yun)行(xing)方(fang)式(shi)，考(kao)慮(lv)到(dao)設(she)備(bei)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)要(yao)求(qiu)，最(zui)終(zhong)采(cai)用(yong)一(yi)拖(tuo)一(yi)帶(dai)隔(ge)離(li)自(zi)動(dong)旁(pang)路(lu)方(fang)案(an)，與(yu)現(xian)場(chang)軟(ruan)啟(qi)動(dong)器(qi)配(pei)合(he)使(shi)用(yong)。

圖表 1一拖一帶隔離自動切換方案

一拖一帶隔離自動旁路櫃是由三個真空接觸器KM1、KM2
、KM3和兩個刀閘QS1、QS2組成。變頻器輸出真空接觸器KM2和工頻真空接觸器KM3互鎖，完全能夠保證變頻調速係統安全運行。刀閘QS1
、QS2無機械閉鎖功能
，隻是在檢修時由手動斷開以形成明顯的斷開點，確保工作人員的安全

，在工頻和變頻運行狀況下均處於閉合狀態；

1)  在變頻運行狀況下，KM1、KM2閉合，KM3、QS3、QS4斷開。

2)  在軟起回路運行狀況下
，KM1、KM2、KM3斷開，QS3、QS4閉合。

3)  在工頻旁路運行狀況下，KM3閉合，KM1
、KM2、QS3、QS4斷開。

2. 控製係統方案

由於從SO2氣體轉化成SO3氣體為可逆反應，其化學方程式如下：

從這個化學方程式中可以看出，在SO2 與O2反應生成SO3時，SO3也有一部分分解為SO2 與O2和氧氣，已經反應了的SO2對起始SO2總量的百分比叫做總轉化率。為了提高總轉化率，必須對SO2的量進行精確的控製。

使用高壓變頻器後，DCS與變頻器之間通過4~20mA信號連接
，自動調節變頻器輸出轉速，從而調節SO2的輸入量，提高總轉化率。

其他變頻器與上位機連接I/O點信息如下：

序號	名稱	性質	說明	備注
1	合閘允許	DO開關量	允許用戶合高壓電源	獨立無源幹接點
2	高壓跳閘	DO開關量	跳用戶高壓電源	獨立無源幹接點
3	變頻器故障	DO開關量	變頻器處於故障狀態	獨立無源幹接點
4	變頻器運行	DO開關量	變頻器處於運行中	獨立無源幹接點
5	係統就緒	DO開關量	變頻器自檢完成 ，待機中	獨立無源幹接點
6	變頻器運行	DI開關量	運行指令	獨立無源幹接點
7	變頻器停止	DI開關量	停止指令	獨立無源幹接點
8	複位	DI開關量	故障複位指令	獨立無源幹接點
9	急停	DI開關量	緊急停機並聯跳高壓	獨立無源幹接點
10	頻率給定	AI（4~20mA）	對應頻率給定0~50Hz	模擬量信號
11	頻率反饋	A0（4~20mA）	對應輸出頻率0~50Hz	模擬量信號
12	電流反饋	AO（4~20mA）	對應0~2倍的電機額定電流	模擬量信號

 

四、 現場應用照片

五、 采用變頻後應用效果

（1）實現了係統的平穩啟動。該設備為新機配套，由於係統電網配置小
，工頻直接啟動，電流大約為額定電流的5-7倍
，在風門開啟時根本啟動不了。而采用變頻啟動，啟動電流大約在額定電流的一半左右即可平穩正常啟動

，因此解決了軟啟動問題。

（2）運行中調速平滑、連續
，.可依據工藝需要平滑的調節變頻器的頻率，進而無級的調節電機轉速，使SO2鼓風機、yilengfengjiheerlengfengjisongfengliangdedaowujipinghuadetiaojie，tigaoletiaojiejingdu，jianshaoleduifengmenjixitongdechongji

，jidadebaohulefengdaoxitong，mianshouchongjisunhai。

（3）簡jian化hua了le操cao作zuo係xi統tong，精jing簡jian了le控kong製zhi程cheng序xu，減jian輕qing了le工gong人ren的de勞lao動dong強qiang度du，特te別bie是shi自zi動dong控kong製zhi的de應ying用yong，提ti高gao了le整zheng個ge係xi統tong的de自zi動dong化hua程cheng度du，實shi現xian了le變bian頻pin器qi無wu人ren值zhi守shou。

（4）節能顯著。

對風機\泵類負載
，由流體力學知，流量與轉速成正比，管壓與轉速的平方成正比
，而軸功率與轉速的立方成正比。

現係統運行在40Hz ,因此變頻運行下的功率

P變=（40/50）3P工=0.83P工=0.51 P工

當然變頻改造後效率可能要降低一些，總體效率大約80%.因此變頻應用後的實際效率為

P1變=0.51/80% P工=0.64 P工=64% P工

則節電率為⊿P= （P工- P1變）/ P工=36%

節電效果是十分明顯的
，基本達到了預期的節能效果。

總之，使用變頻器後
，實現了軟啟動
，運行平穩
，節約電能，是實現自動化控製的較理想設備
，值得在各種領域大力推廣。

六、結束語

50年來我國有色行業利用含SO2冶(ye)煉(lian)煙(yan)氣(qi)生(sheng)產(chan)工(gong)業(ye)硫(liu)酸(suan)已(yi)獲(huo)得(de)了(le)快(kuai)速(su)持(chi)續(xu)的(de)發(fa)展(zhan)及(ji)巨(ju)大(da)的(de)成(cheng)就(jiu)，在(zai)全(quan)國(guo)硫(liu)酸(suan)產(chan)業(ye)中(zhong)占(zhan)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)地(di)位(wei)和(he)作(zuo)用(yong)。隨(sui)著(zhe)有(you)色(se)行(xing)業(ye)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)

，相(xiang)應(ying)地(di)用(yong)含(han)SO2煙氣生產硫酸也將較快地發展，如何繼續提高總硫的利率、改善生產工藝，降低對環境的影響、在提高產能的同時，節能減排等問題已成為今後行業重點關注的問題。實踐證明

，采用高壓變頻技術對高能耗、主要工藝用電設備進行改造，不僅能改善生產工藝，提高總硫的利率
、降低企業能耗和保護環境，而且還對設備的安全
、可靠運行
，減少設備故障等都起到了積極的作用。

參考文獻：

【1】  《GD5000係列高壓變頻器產品說明書》     深圳市英威騰電氣股份有限公司

【2】  《綜合利用冶煉煙氣生產硫酸》            林河成, 2001,(2):17-20.0

【3】  《硫酸生產的發展》                      郭景芝  ,2005,(2):1-6

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關於英威騰：

英威騰
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，依托於電力電子、電氣傳動
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