熱軋除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造

趙明新

（天津天鐵冶金集團(tuán)，河北 邯鄲 056404）

一、概述

天鐵熱軋除塵系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備主要有混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)、LF爐除塵風(fēng)機(jī)、鐵水預(yù)處理除塵風(fēng)機(jī)、輔原料除塵風(fēng)機(jī)及轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)改造前的配置和運(yùn)行等情況如下。

1.系統(tǒng)設(shè)備配置(表1)

表1

2.系統(tǒng)描述

(1)混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)主是對(duì)倒罐站、混鐵爐本體及混風(fēng)閥共5個(gè)除塵點(diǎn)除塵，除塵點(diǎn)閥門全開，液耦調(diào)速運(yùn)行，轉(zhuǎn)速605r/min。

(2)LF爐除塵風(fēng)機(jī)對(duì)1#和2#LF爐爐工口、上料點(diǎn)進(jìn)行除塵。通過液耦進(jìn)行調(diào)速，轉(zhuǎn)速530r/min。

(3)鐵水預(yù)處理除塵風(fēng)機(jī)對(duì)鐵水脫硫處理中產(chǎn)生的灰塵和廢鋼切割塵粒進(jìn)行回收處理。全開風(fēng)機(jī)用液耦調(diào)速，調(diào)速范圍200～600r/min。

(4)輔原料除塵風(fēng)機(jī)是對(duì)運(yùn)輸煉鋼輔料皮帶機(jī)及料倉進(jìn)行除塵。通過液耦進(jìn)行調(diào)速，皮帶運(yùn)輸時(shí)，風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速500r/min，運(yùn)輸結(jié)束后轉(zhuǎn)速180r/min。

(5)轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)2個(gè)除塵風(fēng)機(jī)并網(wǎng)對(duì)2個(gè)180t轉(zhuǎn)爐除塵。轉(zhuǎn)爐煉1爐鋼需38～42min，通過液耦調(diào)速，轉(zhuǎn)速565r/min。

二、變頻優(yōu)點(diǎn)

1.調(diào)速范圍寬

高壓變頻器調(diào)速范圍可達(dá)到10∶1以上，甚至達(dá)到100∶1。而調(diào)速型液力耦合器的調(diào)速范圍最大為4∶1。

2.調(diào)速精度高

高壓變頻器調(diào)速精度達(dá)到0.1Hz，而且穩(wěn)定。

3.無額定轉(zhuǎn)差率

高壓變頻器沒有轉(zhuǎn)差率問題，電機(jī)空載轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)速相同。而液力耦合器的轉(zhuǎn)差率≥3%，所以，帶負(fù)載的轉(zhuǎn)速最高只能達(dá)到電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的97%。

4.軟啟動(dòng)

高壓變頻器具有軟啟動(dòng)功能，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)及其他用電設(shè)備造成沖擊。

5.可靠性高

高壓變頻器的可靠性高且故障率低。

三、改造方案

改后節(jié)能裝置如表2所示。

表2

四、設(shè)計(jì)要求

1.混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

通過倒罐站來鐵水信號(hào)智能控制除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在倒灌站來鐵水和不來鐵水時(shí)段風(fēng)機(jī)工作在兩種運(yùn)行狀態(tài)。

2.LF爐除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)各點(diǎn)除塵設(shè)備運(yùn)行開關(guān)量信號(hào)智能控制各支路風(fēng)門的開關(guān)，并實(shí)時(shí)檢測除塵器前方區(qū)負(fù)壓。

3.鐵水預(yù)處理除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)下槍噴吹、提槍、扒渣開始及扒渣結(jié)束等工藝段開關(guān)量信號(hào)智能控制鐵水預(yù)處理除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)在不同工藝段風(fēng)機(jī)提供相應(yīng)除塵風(fēng)量滿足除塵要求。

4.輔原料除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)4#皮帶機(jī)啟停開關(guān)量信號(hào)控制輔原料除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)在皮帶機(jī)工作和不工作時(shí)段風(fēng)機(jī)的兩種運(yùn)行狀態(tài)，與皮帶機(jī)運(yùn)行同步。

5.轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)煉鋼時(shí)的兌鐵水、吹煉、提槍、出鋼及濺渣等不同階段對(duì)除塵風(fēng)量要求的不同，智能控制除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，應(yīng)用“跟隨負(fù)荷同步”理論，在保證工藝要求負(fù)壓的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)跟隨負(fù)荷同步，功率按需輸出，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)大幅度節(jié)能。

五、控制技術(shù)應(yīng)用

1.智能控制器

各除塵點(diǎn)輸出的信號(hào)，經(jīng)A/D變換后送到智能控制器，經(jīng)PID運(yùn)算和模糊控制，計(jì)算出實(shí)際負(fù)荷量，智能調(diào)控風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行流量和壓力，使拖動(dòng)電機(jī)的輸出功率始終與系統(tǒng)的負(fù)荷變化相匹配。

2.同步跟隨技術(shù)

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是典型的負(fù)載可變系統(tǒng)，LDJ智能化控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤負(fù)載的變化智能控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使拖動(dòng)電機(jī)的輸出功率跟隨負(fù)荷的變化同步輸出，實(shí)現(xiàn)“跟隨負(fù)荷同步、功率按需輸出”。

3.混鐵爐狀態(tài)聯(lián)動(dòng)負(fù)壓調(diào)控技術(shù)

通過采集倒灌站有鐵水和無鐵水信號(hào)智能控制除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。有鐵水來時(shí)智能控制系統(tǒng)控制除塵風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行；無鐵水來時(shí)，智能控制系統(tǒng)控制除塵風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行。以達(dá)成節(jié)能目標(biāo)。

4.風(fēng)門聯(lián)動(dòng)負(fù)壓調(diào)控技術(shù)

通過實(shí)時(shí)采集LF爐各支路除塵設(shè)備運(yùn)行開關(guān)信號(hào)，智能控制各支路電動(dòng)風(fēng)門的開關(guān)，并以除塵器前區(qū)負(fù)壓值智能控制除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

5.脫硫狀態(tài)聯(lián)動(dòng)負(fù)壓調(diào)控技術(shù)

通過采集脫硫站工作開關(guān)信號(hào)自動(dòng)控總風(fēng)管電動(dòng)風(fēng)門的開關(guān)；根據(jù)脫硫過程中各階段運(yùn)行信號(hào)，智能控制除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，當(dāng)采集到下槍噴吹信號(hào)或扒渣開始信號(hào)時(shí)，智能控制系統(tǒng)可使風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，對(duì)應(yīng)除塵器前負(fù)壓值為P1；當(dāng)采集到提槍信號(hào)或扒渣結(jié)束信號(hào)時(shí)，智能控制系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，對(duì)應(yīng)除塵器前負(fù)壓值為P2。

6.皮帶機(jī)狀態(tài)聯(lián)動(dòng)負(fù)壓調(diào)控技術(shù)

通過實(shí)時(shí)采集料倉各支路除塵設(shè)備運(yùn)行開關(guān)信號(hào)，自動(dòng)控制各支路管道電動(dòng)風(fēng)門的開或關(guān)。實(shí)時(shí)采集皮帶運(yùn)行開關(guān)信號(hào)智能控制除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，當(dāng)采集到皮帶運(yùn)行信號(hào)時(shí)，智能控制系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，對(duì)應(yīng)除塵器前負(fù)壓值為P1；當(dāng)采集到皮帶機(jī)停止運(yùn)行信號(hào)時(shí)，智能控制系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，對(duì)應(yīng)除塵器前負(fù)壓值為P2。

7.風(fēng)門聯(lián)動(dòng)多負(fù)壓調(diào)控技術(shù)

(1)在采集到任意一個(gè)轉(zhuǎn)爐兌鐵水信號(hào)時(shí)，打開對(duì)應(yīng)風(fēng)門，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，控制總管負(fù)壓值為P1，以最大風(fēng)量運(yùn)行，滿足除塵需求。

(2)在1個(gè)轉(zhuǎn)爐吹煉狀態(tài)、另1轉(zhuǎn)爐出鋼狀態(tài)或2個(gè)轉(zhuǎn)爐同時(shí)吹煉、同時(shí)出鋼時(shí)，智能控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，維持工藝需求的總管負(fù)壓值P2。

(3)當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)爐都處在煉鋼準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，智能控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，維持工藝需求的總管負(fù)壓值P3(P1＞P2＞P3)。

8.同頻控制技術(shù)

當(dāng)系統(tǒng)有多臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，LDJ智能化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)同頻節(jié)能運(yùn)行，使壓力均衡輸出，消除風(fēng)機(jī)不同頻率運(yùn)行產(chǎn)生的壓力損失和出口壓力不同造成的風(fēng)機(jī)損耗。利用同頻控制技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造的節(jié)電效果最佳。

六、改造效果

實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化控制與“系統(tǒng)同步跟隨，功率按需輸出”的最佳節(jié)能效果；提高了電機(jī)的功率因數(shù)，消除了諧波對(duì)電網(wǎng)的污染；降低了設(shè)備的噪聲、水錘效應(yīng)及震動(dòng)現(xiàn)象，延長了設(shè)備的使用壽命。

改造后，通過對(duì)各風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的壓力、溫度、運(yùn)行電流等參數(shù)進(jìn)行比較和計(jì)算，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)電率15%～25%。每年可節(jié)約電量1 153.2萬kW·h、電費(fèi)約738萬元。