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；大da型xing冶ye煉lian煙yan氣qi製zhi酸suan工gong程cheng的de設she計ji都dou不bu同tong程cheng度du地di應ying用yong了le當dang今jin國guo內nei外wai先xian進jin技ji術shu和he裝zhuang備bei，大da大da改gai變bian了le我wo國guo冶ye煉lian煙yan氣qi製zhi酸suan的de技ji術shu狀zhuang況kuang。但dan在zai實shi際ji的de生sheng產chan過guo程cheng中zhong，根gen據ju煙yan氣qi中zhong含han硫liu的de濃nong度du、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：

zhenduiyonghugongyiyaoqiudegaoyadianjiyunxingfangshi，kaolvdaoshebeideanquanyunxingyaoqiu
，zuizhongcaiyongyituoyidaigelizidongpanglufangan，yuxianchangruanqidongqipeiheshiyong。

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
、一yi冷leng風feng機ji和he二er冷leng風feng機ji送song風feng量liang得de到dao無wu級ji平ping滑hua的de調tiao節jie，提ti高gao了le調tiao節jie精jing度du，減jian少shao了le對dui風feng門men及ji係xi統tong的de衝chong擊ji，極ji大da的de保bao護hu了le風feng道dao係xi統tong，免mian受shou衝chong擊ji損sun害hai。

（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SO2yelianyanqishengchangongyeliusuanyihuodelekuaisuchixudefazhanjijudadechengjiu，zaiquanguoliusuanchanyezhongzhanyouzhongyaodediweihezuoyong。suizheyousexingyedekuaisufazhan，xiangyingdiyonghanSO2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
，成立於2002年，致力於成為全球領先、受人尊敬的工業自動化和能源電力領域的產品與服務提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業
，目前擁有15家控股子公司，分駐於全國的12大研發中心，申請各類專利700多件
，依托於電力電子
、電氣傳動
、自動控製、信息技術等關鍵技術，主要產品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控製係統
、伺服係統、PLC
、HMI
、SVG、UPS、電機和電主軸

、光伏逆變器、節能減排在線管理係統
、軌道交通牽引係統、新能源汽車電控係統等。英威騰現有員工2000多人
，大型生產基地3個，營銷網絡遍布國內及海外60多個國家和地區。