電爐除塵系統(tǒng)風機調(diào)速優(yōu)化分析

東北特殊鋼集團有限責任公司 王 迪 煙臺吉森冶金設備有限公司 郭玉隆

電爐除塵系統(tǒng)風機調(diào)速優(yōu)化分析

東北特殊鋼集團有限責任公司 王 迪 煙臺吉森冶金設備有限公司 郭玉隆

當今的設備技術進步飛快，正朝著集成化、連續(xù)化、精密化、自動化、計算機化的方向發(fā)展。電爐增加爐壁氧槍等輔助設施以及產(chǎn)量的不斷提高，電爐煉鋼產(chǎn)生的煙氣量也相應的增加，傳統(tǒng)電爐除塵已不能滿足需求，能耗相當巨大，使得粉塵排放超標，為此對電爐除塵系統(tǒng)和風機調(diào)速進行設計、改造及優(yōu)化，收到良好的除塵效果并節(jié)約能耗是相當必要的。

電爐 除塵 調(diào)速

除塵系統(tǒng)采用二級除塵，即電爐四孔加屋頂罩除塵，四孔設有增壓風機。根據(jù)電爐的工作狀況，在冶煉的不同時期，所需除塵風量不同，在電爐加裝廢鋼和出鋼時，四孔無法除塵，大量煙氣從爐子里外冒，需要從屋頂罩排出。因此此時所需除塵風量最大，在正常冶煉時，煙氣發(fā)生在爐子內(nèi)部，靠爐子的四孔增壓風機除塵效率高，因此主風機風量可減少，當短時停爐時爐內(nèi)沒有煙氣發(fā)生，此時主風機可以降到最低轉(zhuǎn)速。根據(jù)廢鋼、鐵水原料狀況、吹氧量、通電量和冶煉節(jié)奏，經(jīng)過計算得出第四孔最大風量需要4.5萬Nm3/h，設置一臺250kW增壓風機，采用液力耦合器調(diào)速。主風機需要最大風量60萬Nm3/h，額定轉(zhuǎn)速為580r/min，煙氣溫度為30～120°C，風機配置900kW電機，系統(tǒng)由無錫東方環(huán)境研究所有限責任公司設計，水冷部分由煙臺吉森冶金設備有限公司設計及供貨。

傳統(tǒng)的除塵系統(tǒng)為正壓式反吹布袋除塵器，四孔增壓風機為250kW恒速電機。主風機為一臺900kW恒速風機，最大風量為60萬Nm3/h。

一、主風機轉(zhuǎn)速確定

電爐生產(chǎn)時根據(jù)煙氣發(fā)生量可分成停爐、加料（廢鋼和鐵水）、冶煉初期、冶煉中期、冶煉末期和出鋼6個時段。每個時段煙氣發(fā)生量不同，在加料時段，爐蓋打開，廢鋼倒入留有鋼水的爐內(nèi)，會瞬時產(chǎn)生大量熱煙氣，直沖屋頂罩，同理出鋼時產(chǎn)生的大量熱煙氣也是上升到屋頂罩，如不能及時排出屋頂罩的煙氣，煙氣會溢出屋頂罩，再也無法排除，因此除塵系統(tǒng)分配給屋頂罩的風量要大于爐子產(chǎn)生的煙氣量，此時也是除塵系統(tǒng)的最大風量。另外在冶煉末期，由于出渣，也有一定量的煙氣冒出爐子，這些煙氣通過屋頂罩排出，根據(jù)計算和實際經(jīng)驗對煉鋼的6個階段除塵主風機所需風量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速。

二、計算電機功耗

由流體力學知道，風機的風量Q、壓力H、軸功率P與運行速度n之間有下列關系式：

風機軸功率P的計算公式如下：（電機輸出功率）

根據(jù)除塵改造方案設計的風量和壓力等參數(shù)：

可得到風機最大風量時所需的最大軸功率

最大軸功率

三、實測電機功耗

除塵系統(tǒng)采用了先進的PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了全自動控制。根據(jù)冶煉的不同階段自動改變液力耦合器耦合量，從而進行除塵主風機的轉(zhuǎn)速設定，同時PLC通過通訊實時讀取風機的實際轉(zhuǎn)速和電機消耗功率，并上傳給上位機記錄。實測時設備是全新的，整個系統(tǒng)壓力損失小，隨著使用時間增加，布袋老化，結灰增多，功耗會逐步上升，趨于理論值。

四、節(jié)能計算

一般電爐除塵風機除定修和年修及長時間不生產(chǎn)時停止運行，其余時間全天運行。全年有年修和定修約16天，因此風機全年運行349天。根據(jù)目前的實際操作，每爐鋼在加廢鋼和鐵水及出鋼的時間總和為16～20min，平均按18分鐘計算。計算能耗按理論消耗功率計算，風機消耗功率為692.5kW。因為每煉一爐鋼只加一次料和出一次鋼，為了計算方便，每爐鋼18min加料時按功耗629.5kW計算，其余時間按冶煉中期消耗功率計算，即風機消耗功率約為295kW。

目前年產(chǎn)量為32萬t，每爐出鋼量為40t，349天出鋼8000爐，平均每爐煉鋼時間為52.1min。

全年電耗為：

全年爐數(shù)×（出鋼加料時間/60×出鋼功能+正常煉鋼時間/60×冶煉中期功耗）8000×（18/60×629.5+44.28/60 ×295）=3252480 （kWh）

如果采用固定速度的同樣大小風量的風機，風機最大消耗功率為629.5kW，通過調(diào)節(jié)風門，可以調(diào)節(jié)風量，理論上可減少能耗，和風量成一次方的關系，估算通過調(diào)節(jié)風門平均風量為額定風量的80%。因此可計算全年主風機所需用電量為：

五、結論

同一套電爐除塵系統(tǒng)，主風機采用耦合器和不用耦合器調(diào)速，除塵效果一樣。如果按每度電以0.6元計算，年可節(jié)省電費約90.57萬元，扣除液力耦合器部分增加的投資費用33萬元，年內(nèi)就可收回投資并取得57.57萬元的經(jīng)濟效益。另外從除塵運行費用實績看，相比傳統(tǒng)設置，除塵系統(tǒng)的月電費沒有增加，但除塵效果大為好轉(zhuǎn)，環(huán)境達到環(huán)保要求。

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[2]周宦鐸.風機水泵變頻調(diào)速的應用.《有色金屬節(jié)能》，2003，Vo.l 20(4)

[3]周興求主編，葉代啟副主編.《環(huán)保設備設計手冊－大氣污染控制設備》.2004