電爐煉鋼生產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50年代以來，我國重工業的重工業得到了充足的發展，鋼鐵在工業生產中所占的比重越來越重。而現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，利用電弧產生的高溫，對金屬原材料進行冶煉。在電弧的中心效應區，其溫度可以達到3800-4200度。雖然電爐煉鋼有著熱效率高，降低勞動生產率等等的優點，但是，電爐煉鋼的過程中會產生煙氣的污染。這些污染不但會影響冶煉廠內工人的身體健康，還會對周邊環境產生極大惡劣影響。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，本文重點就主風機、凈化系統和控制系統進行了介紹。并對除塵的步驟進行了介紹。為電爐煉鋼生產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鋼的方法之一。與轉爐煉鋼相比，電爐煉鋼對技術的要求更加高。雖然會消耗一定的電量，但卻更大效率地煉出了鋼。從設備方面考慮，電爐煉鋼在設備上的投入也較其他煉鋼方式更低。因此，在現代社會的鋼鐵冶煉大多采用電爐煉鋼技術。然而，電爐煉鋼中造成的煙塵污染則是很嚴重的問題。其產生的煙氣不僅可能有毒性，會對工廠內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境污染，不利于綠色和諧社會的構建。本文通過對江陰興澄特鋼三煉鋼分廠的實際生產的研究資料進行搜集整理，就電爐煉鋼生產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。促進我國煉鋼事業的發展，為電爐煉鋼生產煙氣除塵的電氣自動化控制提出切實可行的方案，有利于建設資源節約型，環境友好型的社會。

1 設備概述

1.1 煙氣除塵系統的組成

系統主要由除塵管道、煙塵儀、PLC、高壓變頻、布袋除塵器、風機組成，總體結構的組成如圖1所示。

1.2 主風機

在由電氣控制的自動化煙氣除塵系統中，主風機起到的是流通空氣推動煙塵運動的作用。主風機主要存在于電氣自動化控制流程的中間線路部位。主風機通過利用電能，將電力轉化為風力，當主風機開始運作時，風機內部的螺旋槳開始旋轉，帶動電爐煉鋼過程中生產煙氣粉塵進行運動，輸送進入后續的凈化系統當中，可以說，主風機承擔的是一個中轉動力系統的功能。如果沒有主風機的運作，在電氣冶煉當中產生的粉塵以及煙氣不能被很好的聚攏，后續的凈化步驟不能順利進行［1］。通常主風機為管道式，有利于煙氣粉塵的聚攏。最終，經過凈化系統凈化好的廢氣，也要通過主風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機的功率有關，花山分廠1#電爐出鋼能力為40噸/爐，采用1250KW高壓電機，轉速960轉/分鐘、風量68萬。一般來說主風機的功率越大，輸送煙塵的速率及總量就越大，電爐煉鋼生產的電氣自動化煙氣除塵的效率就越高。但是風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，應與現有設備相匹配，如我們三煉分廠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

由主風機提供動力輸送煙氣及粉塵至電爐煉鋼的布袋除塵系統處進行統一的處理。含毒煙氣與粉塵通常混合在一起，所以，由兩個半封閉性質的煙塵收集罩收集后由電力催動主風機通過管道送至除塵器處，除塵器自身根據規格不同具有不同的濾網，不同顆粒大小的粉塵被不同規格的濾網過濾后由粉塵收集袋進行統一收集，再通過管道系統的運輸，送到灰塵收集處進行統一的包裝排放。而濾掉粉塵的煙氣通過過濾，將其中的含毒物質吸收后變為清潔氣體，這時便可由主風機抽至煙囪排到大氣中。布袋除塵系統是電力自動控制煙氣除塵系統中的中樞環節。這一步的某部件出現問題會最終導致電爐煉鋼生產煙氣除塵的電氣自動化整體出現問題，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

控制系統控制電爐煉鋼生產煙氣除塵的電氣自動化的整個進程。主風機的運作與停止，除塵系統的凈化效率，都是由控制系統進行統一調配?？刂葡到y主要PLC采集數據，經計算后通過高壓變頻來掌管主風機運作的功率，煙塵較多，所需清除的灰塵較龐雜時，電力較大，使主風機的功率較高，煙塵輸送較快，進而使得在除塵系統中煙塵的運送量及運送速度增大，使得過濾網過濾粉塵的量與速度也有所上升。而當煉鋼廠中產生的煙塵量較小的時候，控制系統用過電力調度降低主風機的運作效率，進而使煙塵清除系統整體工作效率下降［2］。花山分廠使用高壓變頻器驅動高壓除塵風機，通過安裝在風道母管進口側附近的煙塵監視儀進行煙塵監測，將煙氣濃度信號傳入PLC系統，再傳入變頻調速系統，變頻器設置下線頻率為40HZ，（防止風機頻率過低引起震動而損換風機）實行閉環控制，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，實現環保與節能兩不誤。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，安裝環境溫度為-40度至85度，完全能夠滿足現場安裝條件。另考慮煙塵儀出現故障，除閉環控制外另增加手動功能，進行開環控制，在煙塵儀出現故障后，操作人員可設定運行頻率，人為干預除塵運行。

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、風機振動進行監控，全面保護除塵系統。

數據記錄：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、風機振動、風口溫度、前后壓差等都進行實時記錄。更加方便分析除塵系統的運行狀況。

2 污染物處理

在電爐煉鋼的生產過程中，由于涉及到廢鋼以及金屬礦石等，以及其他的物質，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，既影響大氣質量，又對工人的身體產生危害。凈化系統主要通過布袋濾網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，節約資源。

3 結語

通過正規步驟的凈化，不僅能夠極大程度降低工作人員的勞力消耗，還能夠生產出更加高質量的剛。電爐煉鋼本身就是科技的一大進步。而其相關的煙塵處理方面的自動化更是對人力物力的一大節約?？萍嫉倪M步使現今的工業變得更加的高效、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狀及研究進展［J］.礦產綜合利用，2004，（3）∶18.