基于鐵水預處理除塵風機節能的高壓變頻技術應用

□夏時謙

高壓變頻技術在鋼鐵行業的運用非常廣泛，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合風門/閥門自動控制，也沒有做到風機轉速與實際生產工況的自動連鎖，使得高壓變頻技術的節能效果大大降低。通過生產工藝工況，控制除塵閥門自動開閉，再根據除塵閥門組合狀態、模擬現場工況信號來實現除塵風機轉速自動控制，可實現降低除塵系統電耗，有效降低生產成本的效果。

一、煉鋼廠鐵水預處理除塵工藝和設備參數

某煉鋼廠生產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，從高爐經鐵路線運送至其煉鋼主廠房一端。廠房內設2 條鐵水停放線上。在廠房內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。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，吊運至轉爐爐前，兌入150 噸轉爐。

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作業過程產生的煙塵。鐵水預處理除塵采用布袋式除塵方式。除塵系統將各抽風點捕集的煙氣經管道送入長袋低壓脈沖袋式除塵器，凈化后經風機、煙囪外排。

每套鐵水預處理除塵系統配高壓電機1 臺(2 套相同)，相關參數如表1 所示，其中高壓電機使用選用高壓變頻器驅動，變頻調速。

表1 某鋼廠鐵水預處理除塵風機高壓電機參數表

鐵水預處理除塵系統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。當翻板轉向西頭，為折罐位除塵;當翻板轉向東頭，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

該廠正常生產時，除塵風高壓變頻器設定為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速已降低一定電耗。但生產過程中，兩個工位同時兌鐵折罐情況較少，除塵風機生產中全程按35Hz 運行，存在嚴重的能源浪費。

二、控制優化

(一)除塵閥控制優化。閥門控制設置設“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，預處理對應鐵水車到折罐位/扒渣位后(通過鐵水車定位行程開關判斷)，相關信號持續10S 以上，且鐵水車傾翻復位信號保持，對應頂部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10S，電液推桿將翻板推至扒渣位。

預處理對應鐵水車離開折罐位/扒渣位后(通過鐵水車定位行程開關判斷)，相關信號持續10S 以上，對應頂部DN2700mm 電磁式切斷閥自動到關到位，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。如另一工位DN2700mm 電磁式切斷閥已在關閉位，則本工位DN2700mm電磁式切斷閥不能關閉。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執行關閉動作。即兩個工位的DN2700mm 電磁式切斷閥開關狀態互鎖，至少保證一臺閥門在開狀態，防止除塵管道蹩壓吸癟。

在手動模式下，手動操作閥門開關，在“準備好”條件下，不受生產狀態連鎖控制。當手動切至自動模式后，保持原手動狀態前閥位，直至下個工況狀態下自動調節。

(二)風機轉速自動控制。風機轉速控制設置設“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，在鐵水預處理生產時，當鐵水車在折罐/扒渣位信號持續保持10S 以上，且天車大車在任意一個折罐位位置信號持續保持10S 以上，且其折罐位對應頂部DN2700電磁式切斷閥在開狀態，則除塵風機轉速自動由低速20Hz提到30Hz。

當兩臺鐵水車在折罐/扒渣位信號同時持續保持10S 以上，且天車大車分別在兩折罐位位置信號持續保持10 秒，且兩折罐位對應頂部DN2700 電磁式切斷閥均在打開狀態，則除塵風機轉速自動由由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到位信號持續保持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到位信號持續保持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，則除塵風機轉速自動由30Hz降到20Hz。

三、效益計算

(一)電耗統計。經過現場改造和控制程序優化調試，改造前后電耗情況如表3、表4 所示。

表3 改造前1 ～4月電耗數據統計

表4 改造后6 ～9月電耗數據統計

(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，該煉鋼廠產量為627，543 噸，4 個月合計降成本54．35 萬元。

四、結語

從以上生產數據的分析，可得出結論通過實現除塵閥門自動控制和風機轉速自動控制，有效發揮了高壓變頻器的節能優勢，實現了降低除塵系統電耗，有效降低生產成本的效果。

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［2］林道遠．高壓變頻調速節能控制技術在水電廠水泵系統中的應用［J］．科技創新導報，2013

［3］萬玲．鐵水預處理過程控制及應用［J］．冶金自動化，2009

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