基于鐵水預處理除塵風機節(jié)能的高壓變頻技術(shù)應(yīng)用

□夏時謙

高壓變頻技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的運用非常廣泛，尤其在風機、水泵類負載中。但高壓變頻器的運用通常都沒有結(jié)合風門/閥門自動控制，也沒有做到風機轉(zhuǎn)速與實際生產(chǎn)工況的自動連鎖，使得高壓變頻技術(shù)的節(jié)能效果大大降低。通過生產(chǎn)工藝工況，控制除塵閥門自動開閉，再根據(jù)除塵閥門組合狀態(tài)、模擬現(xiàn)場工況信號來實現(xiàn)除塵風機轉(zhuǎn)速自動控制，可實現(xiàn)降低除塵系統(tǒng)電耗，有效降低生產(chǎn)成本的效果。

一、煉鋼廠鐵水預處理除塵工藝和設(shè)備參數(shù)

某煉鋼廠生產(chǎn)所需高爐鐵水由高爐專用70 噸鐵水罐承裝，放置在專用走行上，由火車機車牽引，從高爐經(jīng)鐵路線運送至其煉鋼主廠房一端。廠房內(nèi)設(shè)2 條鐵水停放線上。在廠房內(nèi)使用鑄造吊車從鐵水罐專用走行上將高爐鐵水罐吊起，將鐵水折兌到鐵水預處理扒渣位的煉鋼廠140 噸鐵水包內(nèi)。通常情況下，約2 罐高爐鐵水罐鐵水可折滿1 個鐵水包。

該鋼廠配備了2 套雙工位鐵水預處理站。在鐵水預處理站可進行鐵水稱量、測溫取樣、扒前渣和鐵水脫硫處理。鐵水處理完畢后，通過裝載鐵水包的鐵水車開至鐵水預處理的吊罐位，再用240/65t 吊車將脫硫后的鐵水包吊起，吊運至轉(zhuǎn)爐爐前，兌入150 噸轉(zhuǎn)爐。

鐵水在由高爐鐵水罐折入煉鋼廠鐵水罐時，煙塵較大。每套鐵水預處理站配備1 套鐵水預處理除塵。鐵水預處理除塵負責治理相關(guān)作業(yè)過程產(chǎn)生的煙塵。鐵水預處理除塵采用布袋式除塵方式。除塵系統(tǒng)將各抽風點捕集的煙氣經(jīng)管道送入長袋低壓脈沖袋式除塵器，凈化后經(jīng)風機、煙囪外排。

每套鐵水預處理除塵系統(tǒng)配高壓電機1 臺(2 套相同)，相關(guān)參數(shù)如表1 所示，其中高壓電機使用選用高壓變頻器驅(qū)動，變頻調(diào)速。

表1 某鋼廠鐵水預處理除塵風機高壓電機參數(shù)表

鐵水預處理除塵系統(tǒng)各除塵抽風點閥門分布情況如表2所示。每工位的折罐位、扒渣位相對鐵水車位置相同，使用帶電液推桿的翻板切換上方除塵吸風口。當翻板轉(zhuǎn)向西頭，為折罐位除塵;當翻板轉(zhuǎn)向東頭，為扒渣位除塵。同工位折罐位、扒渣位頂部共用一路除塵管路，該管路由一臺DN2700mm 電磁式切斷閥控制。

表2 某鋼廠鐵水預處理除塵抽風點閥門分布情況

該廠正常生產(chǎn)時，除塵風高壓變頻器設(shè)定為35Hz，可滿足兩個工位同時兌鐵折罐時的除塵要求，高壓變頻器控制電機轉(zhuǎn)速已降低一定電耗。但生產(chǎn)過程中，兩個工位同時兌鐵折罐情況較少，除塵風機生產(chǎn)中全程按35Hz 運行，存在嚴重的能源浪費。

二、控制優(yōu)化

(一)除塵閥控制優(yōu)化。閥門控制設(shè)置設(shè)“自動/手動”兩種控制模式，在HMI(人機界面)畫面上可進行模式切換。在自動模式下，預處理對應(yīng)鐵水車到折罐位/扒渣位后(通過鐵水車定位行程開關(guān)判斷)，相關(guān)信號持續(xù)10S 以上，且鐵水車傾翻復位信號保持，對應(yīng)頂部DN2700mm 電磁式切斷閥自動到開到位，且電液推桿將翻板推至折罐位。當鐵水車在折罐位/扒渣位，且鐵水車傾翻復位信號消失持續(xù)10S，電液推桿將翻板推至扒渣位。

預處理對應(yīng)鐵水車離開折罐位/扒渣位后(通過鐵水車定位行程開關(guān)判斷)，相關(guān)信號持續(xù)10S 以上，對應(yīng)頂部DN2700mm 電磁式切斷閥自動到關(guān)到位，且電液推桿將翻板推至折罐位。當折罐位/扒渣位頂部DN2700mm 電磁式切斷閥自動到關(guān)到位前，需判斷同一鐵水預處理另一工位的頂部DN2700mm 電磁式切斷閥的開閉狀態(tài)。如另一工位DN2700mm 電磁式切斷閥已在關(guān)閉位，則本工位DN2700mm電磁式切斷閥不能關(guān)閉。直至另一工位DN2700mm 電磁式切斷閥到打開位置，本工位DN2700mm 電磁式切斷閥才繼續(xù)執(zhí)行關(guān)閉動作。即兩個工位的DN2700mm 電磁式切斷閥開關(guān)狀態(tài)互鎖，至少保證一臺閥門在開狀態(tài)，防止除塵管道蹩壓吸癟。

在手動模式下，手動操作閥門開關(guān)，在“準備好”條件下，不受生產(chǎn)狀態(tài)連鎖控制。當手動切至自動模式后，保持原手動狀態(tài)前閥位，直至下個工況狀態(tài)下自動調(diào)節(jié)。

(二)風機轉(zhuǎn)速自動控制。風機轉(zhuǎn)速控制設(shè)置設(shè)“自動/手動”兩種控制模式，在HMI(人機界面)畫面上可進行模式切換。

在自動模式下，在鐵水預處理生產(chǎn)時，當鐵水車在折罐/扒渣位信號持續(xù)保持10S 以上，且天車大車在任意一個折罐位位置信號持續(xù)保持10S 以上，且其折罐位對應(yīng)頂部DN2700電磁式切斷閥在開狀態(tài)，則除塵風機轉(zhuǎn)速自動由低速20Hz提到30Hz。

當兩臺鐵水車在折罐/扒渣位信號同時持續(xù)保持10S 以上，且天車大車分別在兩折罐位位置信號持續(xù)保持10 秒，且兩折罐位對應(yīng)頂部DN2700 電磁式切斷閥均在打開狀態(tài)，則除塵風機轉(zhuǎn)速自動由由30HZ 提到35Hz。

當任意一個折罐/扒渣位頂部DN2700mm 電磁式切斷閥自動到關(guān)到位信號持續(xù)保持10S 以上，且天車大車在任意一個折罐位位置信號消失30S 以上，且該工位對應(yīng)鐵水車分別在其折罐/扒渣位信號消失保持30S 以上，則除塵風機轉(zhuǎn)速自動由35Hz 降到30Hz。

當任意一個折罐/扒渣位頂部DN2700mm 電磁式切斷閥自動到關(guān)到位信號持續(xù)保持10S 以上，且天車大車在兩個折罐位位置信號同時消失30S 以上，且鐵水車分別在兩折罐/扒渣位信號消失保持30S 以上，則除塵風機轉(zhuǎn)速自動由30Hz降到20Hz。

三、效益計算

(一)電耗統(tǒng)計。經(jīng)過現(xiàn)場改造和控制程序優(yōu)化調(diào)試，改造前后電耗情況如表3、表4 所示。

表3 改造前1 ～4月電耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表4 改造后6 ～9月電耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

(二)降電耗效益計算。改造后的4 個月中，鐵水預處理除塵風機(2 套)合計噸鋼電耗僅為1．21 度，與改造前噸鋼2．63 相比，噸鋼電耗降低了1．42 度，降幅達54%。按電價0．61 元/度計算，噸鋼降成本0．866 元。改造后的4 個月中，該煉鋼廠產(chǎn)量為627，543 噸，4 個月合計降成本54．35 萬元。

四、結(jié)語

從以上生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，可得出結(jié)論通過實現(xiàn)除塵閥門自動控制和風機轉(zhuǎn)速自動控制，有效發(fā)揮了高壓變頻器的節(jié)能優(yōu)勢，實現(xiàn)了降低除塵系統(tǒng)電耗，有效降低生產(chǎn)成本的效果。

［1］任英．高壓變頻調(diào)速技術(shù)在發(fā)電廠中的應(yīng)用［J］．上海電氣技術(shù)，2012

［2］林道遠．高壓變頻調(diào)速節(jié)能控制技術(shù)在水電廠水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．科技創(chuàng)新導報，2013

［3］萬玲．鐵水預處理過程控制及應(yīng)用［J］．冶金自動化，2009

［4］潘世日，李秀平．影響煉鋼轉(zhuǎn)爐除塵水絮凝效果的因素研究［J］．工業(yè)水處理，2014