级联多电平高压变频器在脱硫项目上的应用

　　0 引言

　　环境保护与能源短缺是当今世界面临的重大问题。在电厂和钢铁厂等企业中，锅炉排放的气体中最主要的污染物是二氧化硫(SO2)，所以脱硫处理越来越受到重视。“氨法脱硫”利用氨水与SO2反应生成可利用的氮肥(硫酸氨(NH4)2SO4)，具有脱硫效率高、可实现废物再利用的特点，是主要的脱硫技术[1,2]。其主要工艺环节之一是利用增压风机把烟气引至脱硫装置并使烟气达到适当的压力水平，以便进行良好的化学反应。在很多大型企业中，该工艺过程使用的电动机的功率一般比较大，且可根据工艺需要调节风量。采用级联多电平高压变频器拖动高压大功率电动机的方案具有可靠性高、节能效果显著、输出谐波小、输入功率因数高等优点，已成为脱硫工艺主流发展趋势[2~4]。

　　攀钢集团成都钢铁有限责任公司(以下简称“攀成钢”)原烧结工艺中烟气量较大。为响应国家和地方政府“节能减排”的号召，攀成钢斥资采用“氨法脱硫”技术对原系统进行脱硫除尘改造，选用株洲变流技术国家工程研究中心有限公司生产的级联高压变频器作为主传动系统。本文简要介绍了脱硫系统的基本工艺，主要介绍了高压变频器传动系统。

　　1 脱硫除尘基本工艺

　　攀成钢采用的烧结烟气脱硫除尘基本工艺如图1所示。脱硫除尘装置由集中控制系统、增压风机传动装置包含引风机、高压电机、高压变频器)、主脱硫塔、氨水罐、脱硫循环水罐、氧化罐、PH调节罐和三效蒸发浓缩机组等组成。其中集中控制系统由工控机和PLC组成，根据压力、温度、PH值等信息协调各分单元的控制。脱硫时，增压风机传动系统根据控制命令调节转速，把含有SO2的烟气抽到主脱硫塔内，SO2和塔内的氨水发生化学反应，生成亚硫酸氨(NH4)2SO3。塔内的(NH4)2SO3液体通过循环罐打到氧化罐内，氧化后变为(NH4)2SO4。(NH4)2SO4液体经PH调节罐最后在三效蒸发浓缩机组中脱水、浓缩、干燥后生成(NH4)2SO4固体颗粒，即氮肥[1,2]。

     2   高压变频调速系统

　　2.1 增压风机传动系统的选定

　　增压风机传动系统(图2)中，电机采用鼠笼式异步电动机，其额定功率为800 kW，额定电压为6 kV，额定电流为95.3 A ;配套变频器的额定电压为 6 kV，额定电流为100 A，额定容量为1 000 kVA。

　　塔内的烟气压力根据实际需要而改变。由风机的转速特性可知：流量正比于转速，压力正比于转速的平方，轴功率正比于转速的三次方[1,2]。采用传统的传动方法，电机转速固定，通过调整挡板的开度来控制流量和压力，能量浪费大，且由于电机为直接启动，启动电流大(一般为额定电流的3～6倍)，对电网的冲击很大。理论分析可知，如果把速度由100%降为50%，则电机的轴功率将降至全速功率的12.5%。对于这样的大功率电机，即使考虑到低速时电机效率较低等其他因素，调速节能的意义也很大，故传动系统选用变频器进行调速控制既节能又实现了电机的软启动。