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中國(guó) PV C 產(chǎn)能已經(jīng)躍居世界第一 ,中國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的氯堿大國(guó)。 PV C行業(yè)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了原料電石行業(yè)的發(fā)展。 中國(guó)電石工業(yè)作為一項(xiàng)基礎(chǔ)工業(yè)有著悠久的歷史 ,近年來(lái)中國(guó)已成為世界電石最大的生產(chǎn)國(guó) ,據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示 , 1990年中國(guó)電石產(chǎn)量為 228萬(wàn) t ,到 2008年國(guó)內(nèi)電石產(chǎn)量1 361. 21 萬(wàn) t ,是 1990年的 5. 9倍。 主要是由于國(guó)際石油價(jià)格持續(xù)上漲 ,石油法 PVC生產(chǎn)急度萎縮形成的。 電石法 PV C 是電石的主要下游消費(fèi)行業(yè) ,占總消費(fèi)量的 70 %以上。 

電石生產(chǎn)的主要原材料為焦炭 (或藍(lán)炭 )、石灰、電、電極糊。 國(guó)家發(fā)改委下發(fā)電石爐能耗準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ,項(xiàng)目綜合能耗標(biāo)準(zhǔn)每噸電石電耗 3 250度 (以前準(zhǔn)入企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)為 3 400 kw . h / t )。而原料的準(zhǔn)確計(jì)量配比是改善爐況、降底能耗的關(guān)鍵手段。傳統(tǒng)電石原料配比工藝中主要依靠工人在惡劣的工作環(huán)境中憑工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié) ,存在以下幾方面的問(wèn)題:

①拌料不均勻 ,不能適時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)配比 ,生產(chǎn)效率較低。 ②由于缺少計(jì)量設(shè)備 ,人為影響因素較多 ,物料不能很好控制 ,浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重 ,生產(chǎn)成本大大提高 ,不合格品多。 ③由于物料的粉塵污染較嚴(yán)重 ,勞動(dòng)環(huán)境差 ,嚴(yán)重影響工人的身體健康。 2010年 ,國(guó)家實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及節(jié)能減排促發(fā)展實(shí)踐活動(dòng) ,工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化程度越來(lái)越高 ,人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及國(guó)家實(shí)施低碳經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略 ,成熟的技術(shù)應(yīng)用是高耗能產(chǎn)業(yè)面臨的重要課題。 神東電力公司參股的億利化學(xué)公司年產(chǎn) 40萬(wàn)t電石廠在設(shè)計(jì)優(yōu)化的九項(xiàng)工藝技術(shù)推廣應(yīng)用中 ,變頻技術(shù)以其優(yōu)異的性能和在關(guān)鍵工藝成熟的技術(shù)性能起到了重要作用。

1 　 變頻調(diào)速技術(shù)在大型密閉電石爐 ( 30 000kV A)配料系統(tǒng)中的作用。

大型密閉電石爐的誕生是我國(guó)化工工業(yè)發(fā)展國(guó)產(chǎn)化研究的成就 ,是國(guó)家工業(yè)科學(xué)發(fā)展的實(shí)踐研究成果。通過(guò)近 30年的技術(shù)引進(jìn)、吸收、應(yīng)用爐型已由開(kāi)放型轉(zhuǎn)為密閉型 ,容量的準(zhǔn)入條件要求大于 27000kV A.新型密閉爐的多項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)成為項(xiàng)目審批準(zhǔn)入條件指標(biāo)。

大型密閉電石爐設(shè)計(jì)中由于加料量大 ,爐蓋人工操作門孔封閉。爐內(nèi)微負(fù)壓操作 ,遠(yuǎn)端集中溫度調(diào)節(jié) ,上料改為頂部下料管加料。 加料系統(tǒng)設(shè)計(jì)由圓盤給料機(jī)、 9根以上下料管、皮帶輸送機(jī)、變頻調(diào)速混料加料裝置等組成。變頻調(diào)速的主要功能: ①實(shí)現(xiàn)按設(shè)置比例混料;②根據(jù)爐溫和生產(chǎn)量及時(shí)加料 ,保持爐內(nèi)和下料管滿料。

大型密閉電石爐對(duì)原料的要求較高 ,焦炭的水分 < 1 % ,含粉末 ( 5 mm 以下 ) < 3 % ,石灰石煅燒后要求不氧化;焦炭水分烘干后 ,保持焦炭不吸入大氣水分。 都要求在短時(shí)間內(nèi)使用 ,從焦炭水分烘干窯、氣燒石灰窯到電石爐頂加料要實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè) ,焦炭和石灰加料時(shí)溫度較高 ,必須實(shí)現(xiàn)機(jī)械加料。變頻調(diào)速系統(tǒng)要求與石灰和焦炭上料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連鎖。

大型密閉電石爐的設(shè)計(jì)審查中 ,按照行業(yè)準(zhǔn)入條件要求每噸成品電石綜合電耗 3 250 ° ,電石爐中的電極陪燒要實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊陪燒 ,以消除干燒能耗 ,所以 ,要求變頻加料系統(tǒng)在出爐和陪燒電極時(shí)有較強(qiáng)的可靠性。

2 　 上料、混料系統(tǒng)工藝流程及主要參數(shù)

薩拉齊電廠設(shè)計(jì)建設(shè) 8臺(tái) 30 000 kV A 密閉爐 ,配料系統(tǒng)為單臺(tái)控制。 30 000kV A大型密閉電石配料系統(tǒng)主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)、二次儀表 (內(nèi)含計(jì)量?jī)x表和專家調(diào)節(jié)器 )、變頻器、現(xiàn)場(chǎng)操作盤、調(diào)速皮帶秤和圓盤給料機(jī)等組成。 生產(chǎn)電石的原料主要是由石灰、焦炭 2種物料進(jìn)行配比而成 , 2種物料各有1個(gè)料倉(cāng) ,料倉(cāng)中物料分別通過(guò)各自的圓盤給料機(jī)、并由電子配料皮帶秤計(jì)量后輸入總輸送帶 ,再由總輸送帶將混合料分別送入 11根下料管。

2. 1 　 主要參數(shù)

2. 1. 1 　 圓盤給料機(jī)。電機(jī)型號(hào)為 YSP160Mz- 4,功率 11kW,轉(zhuǎn)速 1140rpm, AC380V , 50Hz 。

2. 1. 2 　 電子配料皮帶秤。 皮帶寬度: 1 000 mm ;速度: 0. 5 m / s ;生產(chǎn)能力: 60 t / h ( 1臺(tái) )。

2. 2 　 系統(tǒng)的過(guò)程控制

變頻調(diào)速配料控制過(guò)程主要是通過(guò)電子配料皮帶秤對(duì)圓盤給料機(jī)輸送的焦炭和石灰進(jìn)行計(jì)量 ,由控制儀表接收稱重信號(hào)和速度信號(hào) ,經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為累計(jì)值和瞬時(shí)流量 ,并將累計(jì)值、瞬時(shí)流量信號(hào)由RS - 485口傳送給工業(yè)控制機(jī) (上位機(jī) )、以 4 m A ～20m A模擬電流信號(hào)傳送給 PID調(diào)節(jié)器 ,調(diào)節(jié)器將該信號(hào)與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后 , 4mA～20 m A 的模擬信號(hào)送給變頻器 ,再由變頻器去調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,當(dāng)流量增大時(shí) ,降低圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,反之提高圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,從而使得兩種物料的流量和階段累計(jì)量均保持在設(shè)定的范圍內(nèi) ,進(jìn)而得到可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。

系統(tǒng)的參數(shù)及運(yùn)行過(guò)程可通過(guò)工控機(jī)進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控 ,也可通過(guò)手動(dòng)修改 PID調(diào)節(jié)器的值 ,操作方便 ,控制可靠 ,整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化 ,形成 8個(gè)既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2種物料量的改變情況主要是由圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的 ,即系統(tǒng)最終控制對(duì)象是圓盤給料機(jī)。 圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過(guò)變頻器來(lái)控制的 ,其容量的大小直接涉及到變頻器的選用規(guī)格。

2. 3 　 變頻器型號(hào)的選用

設(shè) 計(jì) 選 用 的 圓 盤 給 料 機(jī) 的 電 機(jī) 型 號(hào) 為YSP160Mz- 4,功率 11kW,其額定電流為 25A,由于工作中系統(tǒng)一直處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài) ,變頻器的額定輸出電流應(yīng)大于電機(jī)額定電流的 1. 05 ～ 1. 1倍。 正常工作中 ,現(xiàn)場(chǎng)物料的均勻性較好 ,電機(jī)加減速的頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)較低 ,而且加減速的時(shí)間相對(duì)較短 ,盡管變頻器的最大輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的 ,但根據(jù)計(jì)算結(jié)果及大連重工設(shè)計(jì)推薦 ,我們選用創(chuàng)杰公司的變頻器 ,其型號(hào)規(guī)格為: ACT 產(chǎn)品。

2. 4 　 電機(jī)電源供電

電機(jī)電源采用雙重供電: 即變頻器供電和旁路供電 ,當(dāng)變頻器故障時(shí)或人為將其切除時(shí) ,電機(jī)自動(dòng)切換到旁路方式 ,并根據(jù)實(shí)際需要 ,參考電流大小來(lái)調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī) ,以恒速運(yùn)行 ,確保系統(tǒng)不間斷運(yùn)行 ,并能保證控制精度在一定的范圍內(nèi)。

3 　 變頻器在大型電石爐中使用的注意事項(xiàng)

因 30 000 kV A 電石爐技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟 ,配料系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境大有改善。 但由于產(chǎn)量大、運(yùn)料系統(tǒng)檢修維護(hù)頻繁 ,一旦選型不正確或設(shè)置不合理,將很容易造成變頻器誤動(dòng)作及故障 ,不能達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行效果。

3. 1 　 變頻器外部的電磁干擾

大型密閉式電石爐的加熱主要靠 3根低電壓、大電流電極完成 ,電極陪燒及正常生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象 ,形成強(qiáng)烈的干擾源 ,通過(guò)輻射或電源線侵入變頻器內(nèi)部使回路經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)作。 于是在變頻器的外部采用了電磁、噪聲抑制措施 ,其主要措施是: ①在變頻器輸入端安裝噪聲濾波器 ,避免了由電源線引起的干擾;②將變頻器接地端子以前通過(guò)動(dòng)力接地改為單獨(dú)接地;③在控制柜內(nèi)接觸器的控制線圈上加上 RC 防沖擊吸收裝置。

3. 2 　 變頻器的安裝環(huán)境要求

因電石爐系統(tǒng)所配的物料種類主要有熱焦炭、石灰 2種。 從焦炭烘干窯出的熱焦炭和氣燒石灰窯出的熱石灰在上料混合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉末 ,除塵不好時(shí)使變頻器積塵較多 ,變頻器柜內(nèi)溫升較快 ,變頻器內(nèi)半導(dǎo)體器件容易損壞 ,實(shí)施時(shí) ,我們采用 2臺(tái)變頻器柜 ,柜內(nèi)變頻器分成上下兩層布置 ,并在上下變頻器之間加 1塊隔板 ,同時(shí)在控制柜后門上部安裝軸流風(fēng)扇外接通風(fēng)筒 ,前門下部安裝出口過(guò)濾器 ,避免粉塵污染。

3. 3 　 變頻器對(duì)外界的干擾

目前 ,變頻器幾乎均采用 PWM 控制方式 ,這樣的脈沖調(diào)制形式使得變頻器運(yùn)行時(shí)在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流 ,并導(dǎo)致電壓波形畸變 ,對(duì)電源系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,特別是對(duì)稱重信號(hào)和速度信號(hào)干擾特別嚴(yán)重 ,影響計(jì)量精度 ,為此 ,我們對(duì)此信號(hào)進(jìn)行隔離處理 ,并對(duì)控制儀表電源進(jìn)行處理 ,從而保證系統(tǒng)高精度運(yùn)行。

4 　 結(jié)束語(yǔ)

總之 ,通過(guò)在大型密閉電石爐幾年的使用情況來(lái)看: ①系統(tǒng)的可靠性好 ,解決了以前用戶現(xiàn)場(chǎng)由于棚料導(dǎo)致物流不暢及由于卡料使給料機(jī)不能正常工作 ,導(dǎo)致堆料現(xiàn)象等;②系統(tǒng)的精度高 ,單機(jī)運(yùn)行時(shí) ,精度優(yōu)于± 0. 5 % ,控制精度優(yōu)于± 1 % ;③節(jié)能效果顯著 ,極大地改善爐況 ,降低電耗 150kw H/t(電石 );④環(huán)境污染程度低。 該系統(tǒng)自投產(chǎn)以來(lái)不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 ,同時(shí)又克服了環(huán)境污染問(wèn)題 ,為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[參考文獻(xiàn) ]

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