電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的電氣自動化控制

黃曉東

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇江陰 214400）

電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的電氣自動化控制

黃曉東

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇江陰 214400）

自上世紀(jì)50年代以來，我國重工業(yè)的重工業(yè)得到了充足的發(fā)展，鋼鐵在工業(yè)生產(chǎn)中所占的比重越來越重。而現(xiàn)在煉鋼大多使用的是電爐煉鋼。電爐煉鋼所使用的能源主要是電弧熱，利用電弧產(chǎn)生的高溫，對金屬原材料進行冶煉。在電弧的中心效應(yīng)區(qū)，其溫度可以達到3800-4200度。雖然電爐煉鋼有著熱效率高，降低勞動生產(chǎn)率等等的優(yōu)點，但是，電爐煉鋼的過程中會產(chǎn)生煙氣的污染。這些污染不但會影響冶煉廠內(nèi)工人的身體健康，還會對周邊環(huán)境產(chǎn)生極大惡劣影響。因此，工廠通常會采用電氣自動化控制進行除塵工作。在清除這些煙氣的時候所需要的儀器有很多，本文重點就主風(fēng)機、凈化系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了介紹。并對除塵的步驟進行了介紹。為電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的電氣自動化控制指出一條清晰明確的道路。

電爐 煙氣 除塵

電爐煉鋼是世界上主要生產(chǎn)鋼的方法之一。與轉(zhuǎn)爐煉鋼相比，電爐煉鋼對技術(shù)的要求更加高。雖然會消耗一定的電量，但卻更大效率地?zé)挸隽虽?。從設(shè)備方面考慮，電爐煉鋼在設(shè)備上的投入也較其他煉鋼方式更低。因此，在現(xiàn)代社會的鋼鐵冶煉大多采用電爐煉鋼技術(shù)。然而，電爐煉鋼中造成的煙塵污染則是很嚴(yán)重的問題。其產(chǎn)生的煙氣不僅可能有毒性，會對工廠內(nèi)的工人及管理人員造成身體上的損害，更在極大程度上造成了環(huán)境污染，不利于綠色和諧社會的構(gòu)建。本文通過對江陰興澄特鋼三煉鋼分廠的實際生產(chǎn)的研究資料進行搜集整理，就電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的電氣自動化控制進行了研究。對電氣自動化控制的相關(guān)儀器進行分析并就除塵的具體步驟進行詳述。促進我國煉鋼事業(yè)的發(fā)展，為電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的電氣自動化控制提出切實可行的方案，有利于建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型的社會。

1 設(shè)備概述

1.1 煙氣除塵系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)主要由除塵管道、煙塵儀、PLC、高壓變頻、布袋除塵器、風(fēng)機組成，總體結(jié)構(gòu)的組成如圖1所示。

1.2 主風(fēng)機

在由電氣控制的自動化煙氣除塵系統(tǒng)中，主風(fēng)機起到的是流通空氣推動煙塵運動的作用。主風(fēng)機主要存在于電氣自動化控制流程的中間線路部位。主風(fēng)機通過利用電能，將電力轉(zhuǎn)化為風(fēng)力，當(dāng)主風(fēng)機開始運作時，風(fēng)機內(nèi)部的螺旋槳開始旋轉(zhuǎn)，帶動電爐煉鋼過程中生產(chǎn)煙氣粉塵進行運動，輸送進入后續(xù)的凈化系統(tǒng)當(dāng)中，可以說，主風(fēng)機承擔(dān)的是一個中轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)的功能。如果沒有主風(fēng)機的運作，在電氣冶煉當(dāng)中產(chǎn)生的粉塵以及煙氣不能被很好的聚攏，后續(xù)的凈化步驟不能順利進行［1］。通常主風(fēng)機為管道式，有利于煙氣粉塵的聚攏。最終，經(jīng)過凈化系統(tǒng)凈化好的廢氣，也要通過主風(fēng)機的動力提供排放到大氣中，收集好的廢氣粉塵同樣由螺旋輸送機提供的動力送至倉儲處進行包裝，然后排放。

煙塵的輸送速率與主風(fēng)機的功率有關(guān)，花山分廠1#電爐出鋼能力為40噸/爐，采用1250KW高壓電機，轉(zhuǎn)速960轉(zhuǎn)/分鐘、風(fēng)量68萬。一般來說主風(fēng)機的功率越大，輸送煙塵的速率及總量就越大，電爐煉鋼生產(chǎn)的電氣自動化煙氣除塵的效率就越高。但是風(fēng)機消耗電能在成本中占用比例也較大，不能盲目擴大電機功率，應(yīng)與現(xiàn)有設(shè)備相匹配，如我們?nèi)裏挿謴S的除塵電耗在輔助電耗中占到35%，屬于輔助電能消耗大頭。

1.3 凈化系統(tǒng)

由主風(fēng)機提供動力輸送煙氣及粉塵至電爐煉鋼的布袋除塵系統(tǒng)處進行統(tǒng)一的處理。含毒煙氣與粉塵通?；旌显谝黄?，所以，由兩個半封閉性質(zhì)的煙塵收集罩收集后由電力催動主風(fēng)機通過管道送至除塵器處，除塵器自身根據(jù)規(guī)格不同具有不同的濾網(wǎng)，不同顆粒大小的粉塵被不同規(guī)格的濾網(wǎng)過濾后由粉塵收集袋進行統(tǒng)一收集，再通過管道系統(tǒng)的運輸，送到灰塵收集處進行統(tǒng)一的包裝排放。而濾掉粉塵的煙氣通過過濾，將其中的含毒物質(zhì)吸收后變?yōu)榍鍧崥怏w，這時便可由主風(fēng)機抽至煙囪排到大氣中。布袋除塵系統(tǒng)是電力自動控制煙氣除塵系統(tǒng)中的中樞環(huán)節(jié)。這一步的某部件出現(xiàn)問題會最終導(dǎo)致電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的電氣自動化整體出現(xiàn)問題，致使最后的煙塵處理不合格。其中，布袋要定期的更換，以免粉塵的清除不徹底。

1.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)控制電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的電氣自動化的整個進程。主風(fēng)機的運作與停止，除塵系統(tǒng)的凈化效率，都是由控制系統(tǒng)進行統(tǒng)一調(diào)配?？刂葡到y(tǒng)主要PLC采集數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后通過高壓變頻來掌管主風(fēng)機運作的功率，煙塵較多，所需清除的灰塵較龐雜時，電力較大，使主風(fēng)機的功率較高，煙塵輸送較快，進而使得在除塵系統(tǒng)中煙塵的運送量及運送速度增大，使得過濾網(wǎng)過濾粉塵的量與速度也有所上升。而當(dāng)煉鋼廠中產(chǎn)生的煙塵量較小的時候，控制系統(tǒng)用過電力調(diào)度降低主風(fēng)機的運作效率，進而使煙塵清除系統(tǒng)整體工作效率下降［2］?；ㄉ椒謴S使用高壓變頻器驅(qū)動高壓除塵風(fēng)機，通過安裝在風(fēng)道母管進口側(cè)附近的煙塵監(jiān)視儀進行煙塵監(jiān)測，將煙氣濃度信號傳入PLC系統(tǒng)，再傳入變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻器設(shè)置下線頻率為40HZ，（防止風(fēng)機頻率過低引起震動而損換風(fēng)機）實行閉環(huán)控制，如上述：煙塵濃度高時增加功率，煙塵濃度低時降低輸出功率，實現(xiàn)環(huán)保與節(jié)能兩不誤。煙塵儀的檢測精度直接決定除塵效果，為此選用目前最先進的激光煙氣分析儀，它的測量誤差為±1%FS，靈敏度3mg/m3、測量范圍850mg/m3、檢測煙氣最高溫度能夠達到700度，安裝環(huán)境溫度為-40度至85度，完全能夠滿足現(xiàn)場安裝條件。另考慮煙塵儀出現(xiàn)故障，除閉環(huán)控制外另增加手動功能，進行開環(huán)控制，在煙塵儀出現(xiàn)故障后，操作人員可設(shè)定運行頻率，人為干預(yù)除塵運行。

報警功能：除變頻器本身故障報警外，對布袋除塵的前后壓差、噴吹壓縮空氣壓力、風(fēng)機振動進行監(jiān)控，全面保護除塵系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)記錄：利用PLC、WINCC的強大功能，對高壓電機三相繞組溫度、電流、電壓、功率，以及空氣壓力、風(fēng)機振動、風(fēng)口溫度、前后壓差等都進行實時記錄。更加方便分析除塵系統(tǒng)的運行狀況。

2 污染物處理

在電爐煉鋼的生產(chǎn)過程中，由于涉及到廢鋼以及金屬礦石等，以及其他的物質(zhì)，最主要的污染物就是二氧化碳煙氣的排放。煙氣中不但含有大量的粉塵，而且還含有某些有毒的氣體，既影響大氣質(zhì)量，又對工人的身體產(chǎn)生危害。凈化系統(tǒng)主要通過布袋濾網(wǎng)粉塵的處理主要通過顆粒污染物，通過螺旋輸送機收集粉塵集中存放進行二次利用，節(jié)約資源。

3 結(jié)語

通過正規(guī)步驟的凈化，不僅能夠極大程度降低工作人員的勞力消耗，還能夠生產(chǎn)出更加高質(zhì)量的剛。電爐煉鋼本身就是科技的一大進步。而其相關(guān)的煙塵處理方面的自動化更是對人力物力的一大節(jié)約?？萍嫉倪M步使現(xiàn)今的工業(yè)變得更加的高效、便利。

［1］彭兵，張傳福，彭及，等.不銹鋼電弧爐粉塵直接還原回收工藝研究［J］.上海金屬，2002，24（5）∶33.

［2］宋海琛，彭兵.不銹鋼粉塵綜合利用現(xiàn)狀及研究進展［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2004，（3）∶18.