基于變頻調(diào)速技術(shù)的高爐沖渣水系統(tǒng)節(jié)能改造案例

鐘靖

摘 要：簡要介紹了廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司8#高爐沖渣水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)進行節(jié)能改造的案例，重點對改造前的運行工況及存在的問題、改造對策和方案、改造效果進行了論述。改造后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著，自動控制水平明顯提高，對同類型系統(tǒng)的改造具有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；高爐冶煉；沖渣水系統(tǒng)；節(jié)能改造

中圖分類號：TF325.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.141

1 概況

高爐冶煉是煉鐵生產(chǎn)最主要的方式之一，其主要產(chǎn)品是生鐵，副產(chǎn)品有爐渣、煤氣和爐塵。爐渣是冶煉生鐵時將高爐中排出的熱熔狀態(tài)的爐渣置于渣池中急速冷卻而形成的。目前，我國高爐爐渣處理主要采用水淬渣工藝。該工藝分為粒化、脫水和儲運三個過程，其中，粒化是用高壓水將高溫爐渣擊碎后水淬冷卻為粒化渣的過程；脫水是靠濾網(wǎng)過濾、機械脫水或者水渣沉淀實現(xiàn)渣水分離的；脫水后的水渣運送至水渣堆場儲存，沖渣水可循環(huán)利用。

廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司（以下簡稱“韶鋼”）8#高爐于2009-10投產(chǎn)，設(shè)計爐容3 200 m3，年產(chǎn)鐵2.75×106 t；設(shè)置有南、北兩個出鐵場輪流出鐵，每個出鐵場設(shè)置有兩個出鐵口，一用一備，每個出鐵場配置有一套嘉恒法爐渣處理裝置，熔渣平均日產(chǎn)量2 564 t。

2 改造前的運行工況及存在的問題

2.1 典型運行工況

典型的運行工況主要有以下這樣4種：①粒化供水泵（北場）兩用一備，出口閥門開度12%，閥前壓力0.5 MPa，母管壓力0.21 MPa，流量2 000～2 100 m3/h，電機運行功率200 kW；②粒化回水泵（北場）兩用一備，出口閥門開度35%，閥前壓力0.32 MPa，母管壓力0.13 MPa，流量2 000～3 000 m3/h，電機運行功率160 kW；③南場運行工況與北場基本一致；④南、北場全天出鐵時間均約為11 h，不出鐵時間均約為13 h。

2.2 存在的問題

改造前主要存在以下三方面的問題：①采用出口電動閥門進行節(jié)流調(diào)節(jié)時，造成大量節(jié)流損耗；②未根據(jù)高爐出鐵制度對系統(tǒng)水量進行調(diào)節(jié)，在未出鐵時仍大循環(huán)水量運行，造成大量循環(huán)水浪費；③無法有效實現(xiàn)供、回水的水量匹配，自動控制水平低。

3 改造對策和方案

3.1 改造對策

改造對策為：①將所有運行的水泵出口閥門開度調(diào)整至100%，采用變頻調(diào)速技術(shù)控制電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)水泵出口流量的調(diào)節(jié)；②根據(jù)高爐出鐵制度對系統(tǒng)水量進行自動調(diào)節(jié)，達到系統(tǒng)在出鐵時大循環(huán)水量運行，不出鐵時小循環(huán)水量運行的效果；③通過系統(tǒng)控制供水量和冷水池液位，實現(xiàn)水量匹配。

3.2 改造方案

3.2.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)配置方案

6臺粒化回收泵：配置6套低壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。

6臺粒化供水泵：北場配置3套手動一拖一高壓調(diào)速系統(tǒng)；南場因布置場地受限，配置1套手動一拖一和1套一拖二變頻調(diào)速系統(tǒng)。

3.2.2 DCS改造方案

在高爐水渣控制系統(tǒng)中新增粒化供、回水泵系統(tǒng)控制畫面和邏輯，并設(shè)置自動和手動控制模式。

3.2.3 系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)方案

設(shè)置高、低兩個運行頻率（可手動調(diào)整頻率數(shù)值）作為自動控制模式下的變頻調(diào)速系統(tǒng)運行頻率，由高爐中控室出渣信號控制轉(zhuǎn)換——有出渣信號時高頻率運行，無出渣信號時低頻率運行，從而實現(xiàn)沖渣水系統(tǒng)的大、小循環(huán)水量運行。

供水泵：沖渣時，控制系統(tǒng)水量為2 000 m3，經(jīng)調(diào)試，頻率為38 Hz時滿足系統(tǒng)壓力要求；不沖渣時，控制系統(tǒng)水量為800～1 000 m3，經(jīng)調(diào)試，頻率為15 Hz。

回水泵：設(shè)置冷卻塔冷水池液位的PID控制，初始頻率38 Hz，步長0.1.

4 改造效果

4.1 節(jié)能效益

此次改造由工業(yè)節(jié)能服務(wù)公司廣州智光節(jié)能有限公司采用EMC模式實施，在進入分享期前進行了節(jié)能量測量和驗證。經(jīng)過驗證，節(jié)能率為48%，節(jié)省功率692 kW，年節(jié)能量5.54×106 kW·h，年節(jié)約標準煤1 849 tce，簡單投資回收期2年。

4.2 自動化程度

原系統(tǒng)的水量調(diào)節(jié)采用出口電動閥門控制，但因電動閥長期處于運行狀態(tài)而經(jīng)常出現(xiàn)故障，因此，在實際運行中，多將電動閥固定在相同的開度處而不作實時調(diào)節(jié)。這樣一來，流量控制和水量的匹配控制十分不便。節(jié)能改造不僅達到了節(jié)能降耗的目的，而且很好地實現(xiàn)了流量的自動控制和水量的匹配控制，避免了熱水池和冷卻塔水池液位超程的情況，保證了系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

5 結(jié)論

本案例基于變頻調(diào)速技術(shù)的高爐沖渣水系統(tǒng)節(jié)能改造采用了系統(tǒng)性改造的方式，不僅取得了顯著的節(jié)能效果，而且在很大程度上提高了系統(tǒng)的自動化水平，對同類型系統(tǒng)的改造具有較好的參考價值。

參考文獻

[1]王龍江，郭億祥，葉小雷，等.8號高爐水渣處理自動控制程序設(shè)計[J].科技信息，2012（26）.

〔編輯：劉曉芳〕