1、引言

　　深圳市科陸變頻器有限公司在攀枝花硫酸廠分別安裝了兩臺高壓變頻器設(shè)備，一臺負載為高壓鼓風機，另一臺負載為高壓引風機。鼓風機用在硫磺制酸廠，引風機用在硫鐵礦制酸廠。高壓風機在安裝變頻器前，風量大小由進口閥門調(diào)節(jié)。通過閥門調(diào)節(jié)的缺點是：能耗高、調(diào)節(jié)精度差、操作難度大、浪費工時、閥門易磨損。安裝變頻器調(diào)速后完全不存在這些問題。

　　2、硫酸生產(chǎn)工藝

　　礦石制酸工藝存在的最大問題是對環(huán)境污染大，大量的污水、粉塵及礦渣嚴重影響著周圍環(huán)境；另外操作環(huán)境惡劣、操作強度高。同時能耗也高，環(huán)保費用也很高；而硫磺制酸工藝則要好得多。下面簡單介紹下兩種生產(chǎn)工藝流程。

　　2.1．礦石制酸工藝

　　工藝過程分析

　　(1)礦料

　　礦料為硫鐵礦，主要成分為FeS2。礦料平均含硫為30%，各礦區(qū)的含硫量波動大

　　且含有砷、氟元素。因為生產(chǎn)1t硫酸需耗1t礦料，故礦料需求量大。由此造成運輸量巨大，運輸費用高，且堆放場地大的問題。

　　(2)粉碎

　　因為進廠的礦料大小不一，且有部分塊料，在進入沸騰爐焙燒之前必須進行破碎，以達到3.5min×3.5mm以下的要求。大塊料采用腭式破碎機破碎，再用反擊式破碎機進一步破碎。在此過程中產(chǎn)生大量粉塵，對環(huán)境污染相當嚴重，能耗也大。

　　(3)焙燒

　　破碎合格的礦料投入沸騰爐焙燒，二硫化鐵與空氣中的氧反應生成二氧化硫：

　　4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3+3305.36kJ

　　生產(chǎn)1molSO2產(chǎn)生0.25molFe2O3

　　S的原子轉(zhuǎn)化率為100%，O的原子轉(zhuǎn)化率為72.7%。

　　(4)水洗凈化

　　沸騰爐出口二氧化硫氣體中含有固體懸浮物和氣體組分：礦塵、二氧化硫、氧、三氧化二砷、氟化氫等。需要的是二氧化硫和氧，二氧化硫和氧在轉(zhuǎn)化器內(nèi)轉(zhuǎn)化為三氧

　　化硫，三氧化硫通過吸收塔生成硫酸。而其他的雜質(zhì)均應除去，否則影響生產(chǎn)。

　　爐氣中礦塵濃度高達150-300g／m3，將使管道堵塞、觸媒結(jié)塊失去活性、轉(zhuǎn)化器阻力上升。三氧化二砷使釩觸媒中毒。氟化氫引起觸媒粉化，活性下降。因為對氣體狀態(tài)的砷、氟，目前工業(yè)上尚不能進行干法凈化法將它們從爐氣中分離出來，故仍須用水洗滌來進行分離，將砷、氟化合物吸收溶解到洗滌、水中，達到二氧化硫氣體凈化目標。故在這一過程中需用大量水洗滌，從而產(chǎn)出大量污水，平均每噸酸產(chǎn)出污水10-15t。從沸騰爐出來的二氧化硫氣體溫度在900℃左右，通過除塵、水洗凈化后，二氧化硫氣

　　體溫度降到40℃左右。在這一過程中大量的能量被消耗，沒有被很好地利用，且要增加許多動力設(shè)備，增加能耗。

　　2.2．硫磺制酸工藝流程

　　焙燒:S+O2=SO2+熱量；生產(chǎn)1molSO2產(chǎn)生零廢物，S、O的原子轉(zhuǎn)化率都為100%，這樣就提高了提高原子轉(zhuǎn)化率。

　　2.3．硫磺制酸與礦石制酸工藝比較

　　(1)減少工序，消除污染源

　　硫磺制酸工藝少了粉碎、水洗凈化兩道復雜的工序，同時也消除了三大污染源——

　　粉塵、污水、礦渣。

　　(2)能源消耗下降用量從100萬t/a，下降到20萬t／a。

　　(a)工藝過程改進后，動力設(shè)備投用量大幅減少，動力消耗明顯下降。礦石制酸電

　　耗為110kWh／t，硫磺制酸為70kW·h/t，下降了36%；深井水用量從100萬t/a，下降到20萬t／a。

　　(b)硫磺制酸工藝能源利用更加合理。硫磺爐出口的1000℃溫度的二氧化硫氣體

　　經(jīng)中壓鍋爐、過熱器、省煤器充分利用熱量后，二氧化硫氣體降溫至420℃進入轉(zhuǎn)化器。

　　(3)生產(chǎn)場地縮小，為企業(yè)提供了發(fā)展空間

　　由于工藝過程改進后，工藝路線大幅縮短，生產(chǎn)用地大幅縮小。

　　3、鼓風機、引風機及其主電機參數(shù)介紹

　　3.1．鼓風機主電機參數(shù)

　　額定功率：800KW額定電流：52.8A

　　額定電壓：10KV額定轉(zhuǎn)速：2979r/min

　　3.2.鼓風機參數(shù)

　　額定送風量：920m³/min出口壓力：4200*9.8Pa

　　額定轉(zhuǎn)速：2980r/min額定功率：800KW

　　3.3．引風機主電機參數(shù)

　　額定功率：900KW額定電流：60.6A

　　額定電壓：10KV額定轉(zhuǎn)速：2985r/min

　　3.4.引風機參數(shù)

　　額定流量：950m³/min出口壓力：4000*9.8Pa

　　額定轉(zhuǎn)速：2980r/min額定功率：800KW

　　4、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案：

　　根據(jù)實際工況，手動一拖一手動方案就可以滿足客戶生產(chǎn)要求。一拖一系統(tǒng)采用高壓進線柜+旁路柜（刀閘柜）+移相變壓器+變頻器+電機的組合方式，旁路柜電氣原理圖如下所示：

　　CL2700高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一拖一手動工頻旁路系統(tǒng)圖

　　當變頻器出現(xiàn)故障時，可以工頻旁路運行，此時只需要把變頻器旁路柜刀閘打到工頻即可按用戶原先工頻起動方式起動，不影響正常生產(chǎn)。變頻器帶電機可在變頻器的操作屏及遠程控制箱兩個地方控制，通過變頻器操作屏上的就地/遠程開關(guān)來進行切換，同時在兩個地方都能在設(shè)備出現(xiàn)故障時進行急停操作，保護設(shè)備的安全。變頻器不同頻率范圍通過生產(chǎn)需求來調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了風機節(jié)能的目的。

　　5、變頻器與DCS之間的信號定義

　　（一拖一手動方案變頻器與DCS之間的信號定義如下：）

　　5.1遠程操作箱（DCS）→變頻器

　　5.2變頻器→用戶（DCS）

　　6.節(jié)能效果分析

　　因為硫鐵礦制酸工藝與硫磺制酸工藝存在很大差異，其中工藝路線的長短對風機能耗大小起到很重要的作用。在硫磺制酸中，鼓風機的作用是給硫磺焙燒提供大氣中的氧氣，其進風口及出風口都很短，而且進風口管道直接對大氣，因此管阻損耗小，效率高；而在硫鐵礦制酸中，引風機的作用是把SO2氣體送到反應爐里轉(zhuǎn)化成可溶于水的OS3氣體。從硫鐵礦焙燒，再經(jīng)除塵、水洗凈化、除濕等十幾個工序后才能得到合格的SO2氣體，而這些工序都在密閉的空間內(nèi)完成。因此，在管道里形成較大負壓，管阻損耗大。根據(jù)電表實測記錄，在產(chǎn)量不變的情況下引風機、鼓風機耗能比較表：

　　攀化科技鼓風機能耗比較表

　　東力化工引風機能耗比較表

　　從節(jié)能效果來看，鼓風機的效果要比引風機好，但是還有一個重要因素是產(chǎn)量不一樣。總體來說兩種不同硫酸生產(chǎn)工藝，硫磺制酸的電耗要小于硫鐵礦制酸的電耗。

　　變頻改造同時還產(chǎn)生了其他效果：

　　1).啟動電流小，減少啟動的峰值功率損耗；

　　2).改善電網(wǎng)功率因數(shù)，變頻器可使系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在0.95%以上；

　　3).消除了電機因啟動、停止對機械的沖擊，延長使用壽命，減少維修；

　　4).與工頻調(diào)節(jié)閥門相比噪音大大降低，減少噪音污染；

　　5).電機和風機運轉(zhuǎn)速度下降，電機及風機工作溫度得到改善；

　　7、結(jié)束語：

　　綜上所述：高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的投入，對提高電能的使用效率，降低生產(chǎn)成本，有一定的效果；但是我們不能因為一味的追求節(jié)能而刻意降低變頻運行頻率，造成產(chǎn)品不合格、廢棄污染環(huán)境等不利后果。我們安裝變頻的宗旨應是改進生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)效益最大化及能耗最小化。

　　作者簡介：

　　吳秀林男，1985年生，工程師；現(xiàn)任職于深圳科陸變頻器有限公司工程部。

　　參考文獻：

　　1.深圳市科陸變頻器有限公司CL2700系列高壓變頻器用戶手冊等技術(shù)資料；

　　2.徐甫榮：高壓變頻調(diào)速技術(shù)應用實踐中國電力出版社北京2007.2。