轉爐干法一次除塵風機控制對系統穩定性的影響

馬穩鋒+++孟晨+++吳濤

摘 要：轉爐干法（LT）一次除塵因其能耗低、除塵效果好、煤氣回收率高的諸多特點已普遍替代傳統OG法成為市場主流。風機作為干法除塵的核心設備之一，是連接除塵器與后續切換回收系統的關鍵節點，其控制的合理性和運行的穩定性對整個系統至關重要。

關鍵詞：轉爐干法一次除塵；風機控制；系統穩定

引言

安全和穩定是企業連續生產的前提，干法除塵作為轉爐煉鋼的煙氣處理核心部分，直接關系到煉鋼以及后續工序的正常運行。

1 干法除塵系統穩定性控制要點

（1）控制好各關鍵點避免除塵與轉爐連鎖導致轉爐頻繁提槍，煉鋼中斷；（2）控制泄爆次數，降低泄爆能量，減小對設備造成的損傷；（3）合理控制煤氣回收和放散過程，避免頻繁緊急切換。

2 避免風機原因提槍

風機軸承溫度、電機軸承溫度、電機繞組溫度、風機震動、風機失速、風機速度過低都會導致轉爐緊急提槍?？刂骑L機的加速時機，加速斜率，轉爐不同階段的運行速度，通過變頻器設置避開風機共振頻率，保證設備安全。

3 控制泄爆頻率

干法煤氣除塵泄爆的直接原因是內部氣體達到了爆炸極限混合比CO>9%且O2>6%，同時電場內部發生閃絡電火花，點燃CO迅速燃燒膨脹，導致泄爆發生。由于高壓電場內部閃絡放電無法避免，因此控制吹煉階段煙氣中氧含量就顯得尤為重要，行業內主要采取兩種措施：

（1）降低開吹時氧槍吹氧壓力和流量，減小初期CO生成量使其在爐口完全燃燒生產CO2，也減少未參與燃燒反應的O2進入煙道。同時生成的非爆炸性氣體CO2呈煙氣柱充滿煙道并帶動非吹煉階段煙道中的空氣至放散煙囪。

（2）在蒸發冷卻器出口加裝氮氣吹掃裝置，當吹煉三脫鐵水，或者進行補吹時，提前開啟氮氣閥向煙道中吹入氮氣進行稀釋，降低含氧量。

在此我們亦可以在轉爐開吹階段降低吹氧量，同時合理的降低風機轉速來使裙罩口的CO完全燃燒，避免其過多的進入除塵器電場。

4 合理控制煤氣回收和放散過程

干法除塵的一大優點就是煤氣回收效率高，且回收氣體干凈（粉塵量低于10mg/Nm3，且含水量較OG法低）。利用裝于風機后部的激光氣體分析儀，回收系統實時檢測煤氣含量，當系統具備回收條件且在線測得CO>25%且O2<1%，持續一段時間之后，放散杯閥關閉，回收杯閥打開，系統由放散狀態轉化為回收。這一階段需要注意的是，為了防止氣柜氣體回流，在回收杯閥出入口設置了差壓變送器，只有當杯閥前后為正壓，即除塵系統管路壓力大于氣柜壓力才允許杯閥打開和回收，這一差壓值根據經驗設置在200～300Pa。轉爐吹煉開始后，準備回收時控制系統需要密切監視該點差壓，若CO含量滿足回收條件，而差壓不能滿足，或者回收的過程中這個差壓波動比較劇烈，甚至出現負壓，那將嚴重威脅系統安全。遇到這種情況就需要給風機合理的提速，保證正壓維持整個回收過程。

5 風機變頻控制策略

轉爐一個工藝周期包含準備、兌鐵水、吹煉、測溫取樣、出鋼、濺渣護爐、出渣等不同階段，各階段轉爐的吹氧量和產生的煙氣量區別也都很大。非吹煉階段，系統煙氣量很小，除塵器接近于空載，系統阻力也較小，風機可以低速運行；吹煉階段，碳氧反應劇烈，產生大量燃燒氣體和粉塵，煙氣中也含有大量未完全燃燒的CO，此時需要采用高速將爐口煙塵及時排出。兌鐵完成轉為吹煉階段，要求風機從50%的低速在15-30s內提高至接近滿速，在吹煉期間，風機以高速運行，時間約為12-14min；測溫取樣和出鋼階段，工藝又要求風機從高速迅速降到低速，所以在轉爐干法除塵系統中，對風機的加速與減速響應速度都有較高要求。

在實際的工藝控制過程中，根據氧槍信號、爐口傾角和爐口微差壓，實現風機速度自動控制。吹煉階段通過一個PID控制器控制爐口微差壓，使煙罩內與大氣壓力基本一致，保證爐口煙氣全部被排出又不過量的吸入空氣。吹氧過程中，因燃燒關系，轉爐產生的煙氣量與吹氧量成比例相應變化，因此將瞬時吹氧量（單位Nm3/h）與爐口壓力控制器的輸出信號以及一個常數相乘，加到各階段煙氣流量設定的串級比例控制器上。當吹氧速度發生變化，該比例控制能夠通過改變爐口差壓控制器的輸出信號，確保風機抽走的煙氣量在相同的比例上立即得到適應。

圖1給出了轉爐各階段干法除塵ID風機轉速的一個參考值：

文章論述的這種控制方法，經過山東傳洋干法煤氣等項目實踐，設備運行穩定，投產6個月內泄爆次數控制在了3次以內，且泄爆原因多是由于轉爐工操作不當。由于安裝精細，控制方式先進，該風機半年內從未發生過緊急情況和故障停機，系統除塵效率和穩定性也遠高于國內同行。

參考文獻

[1]張秋實，劉文莊，吳國秋.轉爐除塵風機的優化控制方法[J].風機技術，2007（02）.

[2]溫興河，趙忠華，朱建會.轉爐一次除塵風機控制系統改造研究與應用[J].冶金動力，2013（07）.

[3]陳樂柱.煉鋼轉爐除塵風機的變頻調速節能運行[J].冶金能源，2001（03）.