CN203257706U

CN203257706U - 电解铝净化排烟风机节能系统

Info

Publication number: CN203257706U
Application number: CN 201320162160
Authority: CN
Inventors: 谢后林
Original assignee: SHANGHAI CIEBO ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI CIEBO ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2023-04-03

Abstract

本实用新型公开了一种电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于，包括：变频控制回路、传感部、工控机和开关控制系统，变频控制回路与工控机连接，所述工控机的输入端与传感部的输出端连接，传感部安装于复数个除尘器的总管处，复数个除尘器分别与复数个风机的进口连接，复数个风机的出口与烟囱连接，开关控制系统与变频控制回路连接。本实用新型使采用变频控制，通过变流量来提供实际需要风量，降低风机转速减小给风量实现电机的最大节能效果，同时对变频器连接多台电机，采用一拖三的运行方式，使节能效果在相同的效果下能耗与一拖二的运行方式比起显著减少。

Description

电解铝净化排烟风机节能系统

技术领域

本实用新型属于节能控制系统，具体指应用于电解铝行业净化排烟风机的节能控制系统。

背景技术

目前工业上获取金属铝主要依靠电解技术，即采用冰晶石和氧化铝熔融电解法，在电解槽内通过直流大电流使氧化铝及氟化盐在高温下（950℃左右）熔融，继而发生化学反应，使氧化铝分解生成液态铝，液态铝聚集在电解槽底部（阴极），通过专用设备抽取到钢包里，再经过一系列工艺便得到金属铝锭。在电解铝过程中产生铝的同时电解槽内也会产生其它副产品，这主要包括氟化物（含有氟化氢）及碳氧化合物（一氧化碳和二氧化碳）气体，另外还有固体粉尘等等。面对这些有害粉尘甚至有毒气体必须要有可靠的净化系统予以净化处理才能保证生产线的安全生产。

目前主流的处理方法是干法净化，电解铝的原材料氧化铝（Al2O3）本身具有很强的活性，它可以在很短的时间内对含氟化合物气体完成吸附，吸附后的氧化铝粉（含氟化铝）经布袋除尘收集后再返回电解槽利用，这样不但氧化铝粉没有浪费，而且还补充了氟元素，起到了回收利用的效果。这种以一种固体物质吸附另外一种气体物质所完成的净化过程便称为干法净化。干法净化具有效率高、投资低、工艺简单、无二次污染等优点，是目前电解铝行业普遍采用的方法。

干法净化系统规模根据电解车间或电解槽数量来设计配置，通过抽风机使电解槽内形成负压，将电解槽内的有害气体和粉尘抽到烟管中，由于电解槽很多，最终汇集成一条总管，然后对这总管内的烟尘施以净化手段。这里一个主要的能耗设备便是净化排烟风机，它对整个系统运行至关重要，它产生的负压保证生产车间粉尘烟气含量在一个规定范围以内，同时在排烟总管加注的氧化铝粉也要通过此风机提供的空气动力得以流动，完成净化吸附，最终将净化后的达到排放标准的烟气送到烟囱排放。

在排烟烟管的负压是排烟风机运行的一个重要指标，而这个负压值受多方面因素影响也不是一层不变的，比如相同生产工况下的风机，当环境的温度和湿度发生了变化烟管负压亦会发生变化，一般情况晚上的负压也会比白天高，这时候集控室一般通过调整风机的风门挡板来改变负压，如果负压和要求值相差不大也就不再去操作；另一方面排烟风机在设计时候是放有一定裕量的，使用时候完全不需要这么大容量，以致运行时风门挡板开度很小，电机运行效率很低造成能量很大浪费。

综上所述，电解铝净化除尘风机系统在设计及运行方面存在的以上问题。发明人需要通过一种新的运行控制方式来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种新的运行控制方式，能够根据实际的需求对的电解铝净化排烟风机进行时刻调整以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于，包括：变频控制回路、传感部、工控机和开关控制系统，所述变频控制回路与工控机连接，所述工控机的输入端与传感部的输出端连接，

所述传感部安装于复数个除尘器的总管处，所述复数个除尘器分别与复数个风机的进口连接，所述复数个风机的出口与烟囱连接，所述开关控制系统与变频控制回路连接。

进一步，所述总管与第一除尘器、第二除尘器和第三除尘器的输入口连接，所述第一除尘器与第三除尘器之间连接有连通管，第一除尘器、第二除尘器和第三除尘器分别与第一风机、第二风机和第三风机的进口连接，所述第一风机、第二风机和第三风机的出口与烟囱连接，所述开关控制系统与变频控制回路连接。

更进一步，所述第一除尘器与第三除尘器之间连接有连通管。

进一步，所述变频控制回路包括：变频器、第一电机、第二电机、第三电机、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关，所述变频器与第三电机连接，所述变频器与第三电机之间串联有第一开关、第三开关、第五开关，所述变频器与第一电机之间串联有第七开关，所述变频器与第二电机连接，变频器与第二电机之间串联有第二开关、第四开关和第六开关。

进一步，所述传感部包括：第一温度计、第二温度计和负压传感器，所述第一温度计位于第一分管路的外围，所述第二温度计位于第二分管路的外围，所述第一分管路和第二分管路分别使第一车间和第二车间与除尘器连接，所述负压传感器位于总管的中央处，所述第一温度计、第二温度计和负压传感器的输出端与工控机的输入端通过光纤连接。

进一步，所述开关控制系统包括有：电源开关、电源灯、所述电源开关与电源灯串联，复数个开关组与电源开关与电源灯形成的电路并联。

进一步，所述开关组的数量为7，包括：开关按钮（SB1～SB7）、开关（K1～K7）、指示灯（710～770）；每个开关组内的开关按钮（SB1～SB7）、开关（K1～K7）、指示灯（710～770）采用串联连接；所述开关组之间采用并联连接。

第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯、第五指示灯、第六指示灯、第七指示灯、第一开关按钮、第二开关按钮、第三开关按钮、第四开关按钮、第五开关按钮、第六开关按钮和第七开关按钮，所述电源开关与电源灯串联。

所述第一开关按钮、第二开关按钮、第三开关按钮、第四开关按钮、第五开关按钮、第六开关按钮分别、第七开关按钮与第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关形成电路连接。

所述第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯、第五指示灯、第六指示灯和第七指示灯串联于第一开关按钮、第二开关按钮、第三开关按钮、第四开关按钮、第五开关按钮、第六开关按钮和第七开关按钮与第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关形成的电路中。

本实用新型的有益效果：

与现有技术相比，本实用新型使采用变频控制，通过变流量来提供实际需要风量，降低风机转速减小给风量实现电机的最大节能效果，同时对变频器连接多台电机，采用一拖三的运行方式，使节能效果在相同的效果下能耗与一拖二的运行方式比起显著减少。

附图说明

图1为本实用新型整体结构图。

图2为变频控制回路图。

图3为开关控制系统。

附图标记：

变频控制回路100、变频器110、第一电机120、第二电机130、第三电机140。

传感部200、第一温度计210、第二温度计220和负压传感器230工控机300。

第一除尘器410、第二除尘器420、第三除尘器430、连通管440和总管450。

第一风机510、第二风机520、第三风机530。烟囱600。

开关控制系统700、电源开关790、电源灯780、第一指示灯710、第二指示灯720、第三指示灯730、第四指示灯740、第五指示灯750、第六指示灯760、第七指示灯770。

第一车间810、第一分管路811、第二车间820、第二分管路812。

第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7。

第一开关按钮SB1、第二开关按钮SB2、第三开关按钮SB3、第四开关按钮SB4、第五开关按钮SB5、第六开关按钮SB6和第七开关按钮SB7。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

图1为本实用新型整体结构图，如图1所示。电解铝净化排烟风机节能系统，包括：变频控制回路100、传感部200、工控机300和开关控制系统700，变频控制回路100与工控机300连接，工控机300的输入端与传感部200的输出端连接，传感部200安装于总管450处，总管450与第一除尘器410、第二除尘器420和第三除尘器430的输入口连接。第一除尘器410与第三除尘器430之间并联有八根连通管440，这是为了平衡入口负压，使系统运行更平衡。

第一除尘器410、第二除尘器420和第三除尘器430分别与第一风机510、第二风机520和第三风机530的进口连接，第一风机510、第二风机520和第三风机530的出口与烟囱600连接，烟气可以通过烟囱600直接排放。开关控制系统700与变频控制回路100连接，通过开关控制系统对变频器控制回路内的开关进行闭合。

其中，第一电机120、第二电机130和第三电机140分别与第一风机510、第二风机520和第三风机530通过连接轴连接，可以通过对第一电机120、第二电机130和第三电机140的调控使第一风机510、第二风机520和第三风机530的转速也随之变化。

针对电解铝净化除尘风机系统在设计及运行方面存在的以上问题，发明人完全可以通过一种新的运行控制方式来解决它。对于离心式风机，如果运行时阀门开度很小就说明系统实际需要风量不需要设计的那么大，这时候可以通过变流量来提供实际需要风量，最经济的变流量方式莫过于变频控制，风门全开的情况下依靠改变风机的转速来达到需要的风量。

由流体力学知，流量Q与转速n的一次方成正比，压力H与转速n的平方成正比，轴功率P与转速n的三次方成正比。

即：Q∝n；H∝n²；P∝n³

由以上关系可知当降低风机转速减小给风量的时候电动机的轴功率会成立方关系大幅下降，节能效果会很显著。这也是一般工程上普遍会使用的方法，简单高效。同时仅仅采用上述办法并不能最大限度的节省能源，还可以更深一步的发掘节能空间。考虑电解行业的稳定性，生产线上某一段或某一区域的净化除尘风机并不是一台，或者说在能满足正常生产需要的同时还会有备用设备，避免其中一台设备出现问题时候影响生产。大多数情况下备用设备都是处于停止状态，因此使用者可以利用这些备用的设备，达到所需要的节能效果。

使用者可以通过变频器对三台除尘风机进行调整，从而使之能够以最小的转速提高最有效的风量满足工作需要，避免浪费现象。

图2为变频控制回路图，如图2所示。变频控制回路100包括：变频器110、第一电机120、第二电机130、第三电机140、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7，变频器110与第三电机140连接，变频器110与第三电机140之间串联有第一开关K1、第三开关K3、第五开关K5，变频器110与第一电机120连接，变频器110与第一电机120之间串联有第七开关K7，变频器110与第二电机130连接，变频器110与第二电机130之间串联有第二开关K2、第四开关K4和第六开关K6。

如果要选择第三风机530高压输入，将第一开关K1、第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7闭合，第二开关K2处于断开状态，第三开关K3、第四开关K4为断开状态。变频故障时，系统可手动转换到工频运行。如果选择第二风机520高压输入，将第二开关K2、第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7闭合，第一开关K1处于断开状态，第三开关K3、第四开关K4处于断开状态，变频故障时，系统可手动转换到工频运行。

图3为开关控制系统，如图3所示。开关控制系统700包括有：电源开关790、电源灯780，电源开关790与电源灯780串联。复数个开关组与电源开关790与电源灯780形成的电路并联。

在本实施例中，采用7个并联的开关组。每个开关组内的开关按钮（SB1～SB7）、开关（K1～K7）、指示灯（710～770）采用串联连接，开关组之间采用并联连接。

开关组包括：开关按钮（SB1～SB7）、开关（K1～K7）、指示灯（710～770）。

具体为：第一指示灯710、第二指示灯720、第三指示灯730、第四指示灯740、第五指示灯750、第六指示灯760、第七指示灯770、第一开关按钮SB1、第二开关按钮SB2、第三开关按钮SB3、第四开关按钮SB4、第五开关按钮SB5、第六开关按钮SB6和第七开关按钮SB7，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7。

第一开关按钮SB1、第二开关按钮SB2、第三开关按钮SB3、第四开关按钮SB4、第五开关按钮SB5、第六开关按钮SB6分别与第七开关按钮SB7与第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7形成电路连接。

第一指示灯710、第二指示灯720、第三指示灯730、第四指示灯740、第五指示灯750、第六指示灯760和第七指示灯770分别串联于第一开关按钮SB1、第二开关按钮SB2、第三开关按钮SB3、第四开关按钮SB4、第五开关按钮SB5、第六开关按钮SB6和第七开关按钮SB7与第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7形成的电路中。

打开电源开关790，电源灯780会亮起提示工作人员系统已经启动，待控制电送上后，即可按住第一开关按钮SB1、第二开关按钮SB2、第三开关按钮SB3、第四开关按钮SB4、第五开关按钮SB5、第六开关按钮SB6和第七开关按钮SB7的红色按钮，第一开关按钮SB1、第二开关按钮SB2、第三开关按钮SB3、第四开关按钮SB4、第五开关按钮SB5、第六开关按钮SB6和第七开关按钮SB7会发出震动声，通过判断其按钮相对应第一指示灯710、第二指示灯720、第三指示灯730、第四指示灯740、第五指示灯750、第六指示灯760和第七指示灯770的灯亮，说明可以操作，将锁栓拉出，然后即可再操作第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7。若是第一开关按钮SB1、第二开关按钮SB2、第三开关按钮SB3、第四开关按钮SB4、第五开关按钮SB5、第六开关按钮SB6和第七开关按钮SB7不发出震动声，指示灯不亮，则说明不允许对开关进行操作，同时严禁用钥匙擅自改变工作状态。

对三台风机二次保护非电量信号接线同时做出调整，目的是使各台风机在不同工况下运行时，根据所选用的断路器不同，使其风机自身的非电量保护信号在风机故障时能够及时跳开相对应的断路器，达到保护风机、线路和设备的目的。

通过一拖三的运行方式，在两台风机调速运行在60%转速的前提下，这时候两台风机的轴功率为0.43Pe，这时如果用三台风机调速运行在满足风量的前提下每台40%转速三台风机的轴功率仅为0.19Pe，以上为理论计算，即使考虑设备本身功耗及管路损耗的情况下三台调速运行也会比两台调速运行节能的多。

除了一拖三的一次电路设计外，此系统还有另一个不可缺少的功能，那就是管路负压自动闭环控制。

传感部200负责采集数据，包括第一温度计210、第二温度计220和负压传感器230。第一温度计210位于第一分管路811的外围，第一分管路811将第一车间810与除尘器连接，第一温度计210可以测量第一车间810的出口温度；第二温度计220位于第二分管路821的外围，第二分管路821将第二车间820与除尘器连接，第二温度计220可以测量第二车间820的出口温度，同时第一温度计210和第二温度计220将温度信息传输给工控机300，负压传感器230安装于总管450的中央处，实时监测总管450的输入压力，通过工控机300设定此负压值，使之一直保持在设定值附近运行，同时第一温度计210、第二温度计220和负压传感器230输出端与工控机300的输入端的连接方式选用的是光纤连接，由于电解铝车间是以直流大电流作为电解槽的加热源，故在车间附近存在着很大的磁场，所以对于模拟量信号的传输有着较高的要求，一般的屏蔽线或双绞线并不能长距离的传输，所以现场采用光纤通讯是很必要的。与传感部200连接的工控部300将数据进行分析记录并和预设的数值进行比对，可以对管路负压采取自动闭环控制，保证工作稳定。

以上对本实用新型的具体实施方式进行了说明，但本实用新型并不以此为限，只要不脱离本实用新型的宗旨，本实用新型还可以有各种变化。

Claims

1.电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于，包括：变频控制回路（100）、传感部（200）、工控机（300）和开关控制系统（700），所述变频控制回路（100）与工控机（300）连接，所述工控机（300）的输入端与传感部（200）的输出端连接，

所述传感部（200）安装于复数个除尘器的总管（450）处，所述复数个除尘器分别与复数个风机的进口连接，所述复数个风机的出口与烟囱（600）连接，所述开关控制系统（700）与变频控制回路（100）连接。

2.根据权利要求1所述的电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于：所述总管（450）与第一除尘器（410）、第二除尘器（420）和第三除尘器（430）的输入口连接，所述第一除尘器（410）与第三除尘器（430）之间连接有连通管（440），第一除尘器（410）、第二除尘器（420）和第三除尘器（430）分别与第一风机（510）、第二风机（520）和第三风机（530）的进口连接，所述第一风机（510）、第二风机（520）和第三风机（530）的出口与烟囱（600）连接，所述开关控制系统（700）与变频控制回路（100）连接。

3.根据权利要求2所述的电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于：所述第一除尘器（410）与第三除尘器（430）之间连接有连通管（440）。

4.根据权利要求1所述的电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于：所述变频控制回路（100）包括：变频器（110）、第一电机（120）、第二电机（130）、第三电机（140）、第一开关（K1）、第二开关（K2）、第三开关（K3）、第四开关（K4）、第五开关（K5）、第六开关（K6）和第七开关（K7），

其中，所述变频器（110）与第三电机（140）连接，所述变频器（110）与第三电机（140）之间串联有第一开关（K1）、第三开关（K3）、第五开关（K5），

其中，所述变频器（110）与第一电机（120）之间串联有第七开关（K7），

其中，所述变频器（110）与第二电机（130）连接，变频器（110）与第二电机（130）之间串联有第二开关（K2）、第四开关（K4）和第六开关（K6）。

5.根据权利要求1所述的电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于：所述第一电机（120）、第二电机（130）和第三电机（140）分别与第一风机（510）、第二风机（520）和第三风机（530）通过连接轴连接。

6.根据权利要求1所述的电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于：所述传感部（200）包括：第一温度计（210）、第二温度计（220）和负压传感器（230），所述第一温度计（210）位于第一分管路（811）的外围，所述第二温度计（220）位于第二分管路（821）的外围，所述第一分管路（811）和第二分管路（821）分别使第一车间（810）和第二车间（820）与除尘器连接，所述负压传感器（230）位于总管（450）的中央处，所述第一温度计（210）、第二温度计（220）和负压传感器（230）的输出端与工控机（300）的输入端通过光纤连接。

7.根据权利要求1所述的电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于：所述开关控制系统（700）包括有：电源开关（790）、电源灯（780）、所述电源开关（790）与电源灯（780）串联，复数个开关组与电源开关（790）与电源灯（780）形成的电路并联。

8.根据权利要求7所述的电解铝净化排烟风机节能系统，其特征在于：所述开关组的数量为7，包括：开关按钮（SB1～SB7）、开关（K1～K7）、指示灯（710～770）；每个开关组内的开关按钮（SB1～SB7）、开关（K1～K7）、指示灯（710～770）采用串联连接；所述开关组之间采用并联连接。