一、現狀
自進(jìn)入二十一世紀以來(lái)，冶金行業(yè)進(jìn)行了大規模的技術(shù)改造，根據我國的環(huán)保要求，其煙塵治理已達到新的水平：
1、 各生產(chǎn)工段已普遍采用除塵設備（布袋除塵器或電除塵器），除塵系統運行基本良好，滿(mǎn)足了環(huán)保要求；
2 、除塵系統主風(fēng)機裝機功率容量大，液力偶合器、變頻器等調速裝置已普遍應用于風(fēng)機的啟動(dòng)、調速運行；
3 、一些斷續生產(chǎn)的工段，根據生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，自動(dòng)控制除塵系統主風(fēng)機高速、低速運行，具有良好的節電效果；如焦化除塵、高爐除塵、轉爐一次除塵等;
4 、另一些斷續生產(chǎn)的工段，由于自動(dòng)控制較復雜，運行方式以大煙塵量設定風(fēng)機參數長(cháng)期運行，耗電量大，調速裝置未達到佳應用狀態(tài)；如電爐除塵、轉爐二次除塵等。
5、一些連續生產(chǎn)工段，煙塵排放點(diǎn)比較多，但每個(gè)排放點(diǎn)煙塵量較小，除塵系統煙塵撲集罩較分散，采用一套除塵系統收塵，除塵系統主風(fēng)機以大風(fēng)量長(cháng)期運行，采用調節風(fēng)管閥門(mén)控制風(fēng)量來(lái)滿(mǎn) 足煙塵排放點(diǎn)的收塵，此運行方式耗電量也比較大。
根據以上情況，深入分析實(shí)際的生產(chǎn)工藝，利用現有設備，采用有效的自動(dòng)控制手段，可進(jìn)一步降低除塵系統風(fēng)機的耗電量，達到佳的節電效果。
二、節電方案
1、 加強除塵系統設備的管理，確保除塵系統管道及除塵設備的阻力參數在允許的范圍內運行, 盡量維持風(fēng)機以較低轉速運行；
2、 根據生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求，通過(guò)檢測煙塵撲集罩內的有關(guān)參數及生產(chǎn)工藝過(guò)程的其它參數，自動(dòng)調節風(fēng)機的轉速，根據風(fēng)機功率與風(fēng)機轉速的3次方成正比的關(guān)系，盡量降低風(fēng)機轉速，以達到 佳的節電效果。
三、自動(dòng)控制方案
方案一： 根據生產(chǎn)工藝的要求，除塵風(fēng)機與相關(guān)生產(chǎn)設備聯(lián)鎖，開(kāi)爐時(shí)自動(dòng)達到風(fēng)機低速位，閉爐冶煉時(shí)自動(dòng)使風(fēng)機達到高速位，該開(kāi)關(guān)量信號的傳送可采用控制電纜送至風(fēng)機控制計算機或 PLC，另外，亦可采用無(wú)線(xiàn)傳輸設備進(jìn)行信號的傳送。
方案二： 檢測煙塵撲集罩的有關(guān)煙氣參數及工藝參數，根據其參數值自動(dòng)調節除塵風(fēng)機的轉速而達到節電的目的，信號傳送可采用電纜或無(wú)線(xiàn)傳送。
四、具體方案分析
1、電爐車(chē)間除塵系統風(fēng)機節電方案分析：
?。?）工藝過(guò)程
某鋼廠(chǎng)電爐為擴容的70t ABB交流電弧爐, 除塵器系統采用布
袋式除塵器，設計過(guò)濾面積11985m2，大除塵風(fēng)量450000 m3／h。
電爐煉鋼周期為70~85分鐘左右，其中裝料6~10%，送電熔化25~30%，吹氧30~35%，還原期15~20%，沖渣出鋼6~8%。在不同的生產(chǎn)工藝階段，電爐產(chǎn)生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料 過(guò)程中,主要是裝料時(shí)廢鋼及渣料產(chǎn)生的揚塵，需要的除塵風(fēng)量不大，要求粉塵不擴散，不污染電爐周邊工作環(huán)境為標準。送電過(guò)程中是原料送電拉弧加熱，引發(fā)可燃廢棄物燃燒產(chǎn)生廢氣。此時(shí) ，電爐需要將爐料加熱至熔化狀態(tài)，要求煙塵能夠及時(shí)排出，又不能過(guò)多的帶走爐體熱量以確保煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵系統能夠及時(shí)迅速的將廢氣和粉塵排走，又確保爐體 有合適的吹煉溫度，確保終點(diǎn)溫度。因此，對除塵系統要求較高。進(jìn)入還原期，吹氧告一段落，粉塵度再一次降低。在沖渣出鋼時(shí)，主要排放物是沖渣產(chǎn)生的水蒸汽和少量廢氣。
通過(guò)對冶煉工藝的分析：電爐在煉鋼過(guò)程的不同階段對除塵風(fēng)量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為大，加料除塵為低。原電爐車(chē)間已配置一次除塵系統, 二次除塵系統、精練爐除塵系統； 除塵系統風(fēng)機均配置了液力偶合器調速裝置。鑒于電爐除塵系統中除塵風(fēng)機的運行方式和設備特點(diǎn)，對除塵風(fēng)機的控制制定如下方案。
?。?）系統控制方案
由于不同工藝階段的煙氣溫度有明顯差異，因此溫度的高低直接反映了電爐的運行工況。采集煙道進(jìn)口溫度作為系統調節的基本參量，從工程角度講，溫度變送器可以在惡劣的工業(yè)場(chǎng)合應用， 抗干擾能力強、工作穩定性好、控制精度高、安全可靠、免維護且價(jià)格便宜?；诖嗽?，選用除塵煙道進(jìn)口煙氣溫度作為系統調節的基本參量，同時(shí)以吹氧量和冷風(fēng)門(mén)開(kāi)度作為除塵風(fēng)量的修整 參量；通過(guò)ROLCOX多變量控制器進(jìn)行除塵風(fēng)機轉速的自動(dòng)控制，控制系統具有響應速度快、控制品質(zhì)高,從而可實(shí)現除塵風(fēng)量的自動(dòng)控制，達到良好的除塵效果,降低運行人員勞動(dòng)強度,提高系統效 率，控制邏輯見(jiàn)圖一所示。
為了確保系統的可靠性，另外增加除塵風(fēng)量手動(dòng)控制回路，對除塵風(fēng)量的控制采用分段調速的方式由爐前操作臺控制風(fēng)機轉速，從而實(shí)現不同運行工況下的風(fēng)量調節?？刂七壿媹D如下。
?。?）控制系統特點(diǎn)
a、 除塵系統風(fēng)機功耗隨電爐煉鋼生產(chǎn)工藝變負荷運行，提高了系統效率；實(shí)現了除塵系統的佳工況運行?？扇〉蔑@著(zhù)的節能效果。
b、大大有效降低了除塵系統負荷率，延長(cháng)了除塵器、除塵風(fēng)機、除塵電機、煙道等設備的使用壽命。
c、對降低爐內熱量損失，合理控制過(guò)程溫度，確保終點(diǎn)溫度起到的作用。
d、對除塵系統進(jìn)行調速改造，有助于改善爐內吹煉工況，縮短煉鋼時(shí)間，提高鋼產(chǎn)量改善出鋼品質(zhì)。
e、降低補爐期間的能耗和爐襯散熱損失。
2、轉爐車(chē)間除塵系統風(fēng)機節電方案分析：
?。?）工藝過(guò)程
某鋼廠(chǎng)轉爐吹煉工藝周期對除塵風(fēng)機的工藝要求如下
A到B為兌鐵加廢鋼時(shí)間,
B到C為風(fēng)機升速時(shí)間，
C到D為吹氧時(shí)間，
D點(diǎn)風(fēng)機開(kāi)始減速，
D到E為倒爐測溫取樣時(shí)間，
E到F為出鋼時(shí)間，
F到G為濺渣時(shí)間，
整個(gè)吹煉工藝周期約40分鐘，其中風(fēng)機高速運行時(shí)間（C到D）15分鐘,其他時(shí)間風(fēng)機低速運行。
?。?）系統控制方案
在上圖B點(diǎn)，將爐前、爐后和氧氣流量信號送到除塵系統PLC站，通過(guò)用戶(hù)程序處理后，輸出到繼電器，由繼電器提供一對閉合節點(diǎn)（繼電器吸合時(shí)，風(fēng)機高速運轉；繼電器釋放時(shí)，風(fēng)機低速運行） ，當在爐前操作并有氧流量時(shí)，繼電器吸合，風(fēng)機開(kāi)始從低速向高速升速，在C點(diǎn)現場(chǎng)操作工進(jìn)行吹煉。在D點(diǎn)，準備出鋼; 爐前工轉換開(kāi)關(guān)轉到爐后或沒(méi)有吹煉的時(shí)間大過(guò)15分鐘，繼電器釋放，風(fēng) 機開(kāi)始降速，降速時(shí)間不作具體要求，但在減速過(guò)程中如果需要提速，風(fēng)機應能滿(mǎn)足提速要求。
一般轉爐車(chē)間一次除塵系統風(fēng)機已經(jīng)按以上工藝進(jìn)行控制,但是二次除塵系統風(fēng)機等是不調速運行，浪費大量電能。
2X45T轉爐車(chē)間二次除塵系統風(fēng)機控制系統如下:
3、多煙塵撲集罩除塵系統風(fēng)機節電方案分析：
?。?）工藝過(guò)程
大型高爐一般設2個(gè)以上出鐵口，輪換出鐵操作，出鐵口的大量煙塵通
過(guò)煙塵撲集罩送至同一除塵系統排出，出鐵口工作時(shí)打開(kāi)煙罩閥門(mén)，非工作時(shí)關(guān)閉閥門(mén)；除塵系統的總風(fēng)量應等于或大于所有出鐵口工作打開(kāi)煙罩閥門(mén)時(shí)風(fēng)量的總和。除塵系統風(fēng)機一直以大風(fēng)量 運行，不調速,消耗大量電能。
在滿(mǎn)足各出鐵口煙塵撲集罩正常吸塵風(fēng)量的情況下，如果采用開(kāi)閉閥門(mén)與
除塵風(fēng)機轉速相結合的控制方式，盡量降低風(fēng)機轉速，則可達到節約電能的目的。
?。?）系統控制方案
當所有的出鐵口煙塵撲集罩閥門(mén)全部打開(kāi)時(shí)，風(fēng)機以高轉速運行，其它
情況在確保每一煙罩除塵效果的前提下，根據煙罩閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)情況自動(dòng)調節風(fēng)機轉速，盡量降低風(fēng)機轉速。
控制系統圖如下(以三個(gè)出鐵口為例):
五、節電效益分析
以某鋼廠(chǎng)90T電爐除塵系統為例:
1、除塵系統風(fēng)機配置：
一次除塵系統風(fēng)機功率 2700KW 額定轉速 996RPM(液力偶合器調速)
二次除塵系統風(fēng)機功率 1600KW 額定轉速 990RPM(液力偶合器調速)
精練爐除塵系統風(fēng)機功率 500KW 額定轉速 1491RPM(液力偶合器調速)
2、運行狀況
一次除塵系統 風(fēng)機電流 121A 轉速 750RPM（不調速）
二次除塵系統 風(fēng)機電流 46A 轉速 666RPM（不調速）
精練爐除塵系統 風(fēng)機電流 23A 轉速 1150RPM（不調速）
3、節電分析
采用以上的控制方案，風(fēng)機轉速以平均下降20%，每天運行10小時(shí)，其它時(shí)間按現狀況轉速運行，每年運行330天，電費0.68元/度,根據風(fēng)機功率與風(fēng)機轉速的3次方成正比進(jìn)行計算:
電爐一次除塵系統、二次除塵系統、精練爐除塵系統每年合計可節電300萬(wàn)度,節約電費200余萬(wàn)元。
如果風(fēng)機轉速平均下降30%，每天運行10小時(shí)，其它時(shí)間按現狀況轉速運行，每年運行330天，電費0.68元/度, 除塵系統每年合計可節電400余萬(wàn)度,節約電費275萬(wàn)元。
六、投資 （一套除塵系統）
1、一次檢測元件及信號傳輸設備和電纜 3.8萬(wàn)元；
2、除塵系統PLC增加ROLCOX控制模塊 6.8萬(wàn)元；
3、軟件編程、安裝、調試 8.8萬(wàn)元；
4、其它 2.0萬(wàn)元
合計:21.4 萬(wàn)元；
七、節電方案實(shí)施步驟
1、了解現有生產(chǎn)工藝的運行方式，統計、檢測除塵系統的有關(guān)參數。
2、根據實(shí)際的運行情況選擇控制方案，購置設備。
3、設備安裝、調試、運行、檢測。
八、結論
在冶金行業(yè)的一些生產(chǎn)工段, 除塵系統風(fēng)機雖然配置有調速設備,但是生產(chǎn)過(guò)程中一直以較高風(fēng)速運行,浪費大量電能.在深入分析實(shí)際生產(chǎn)工藝的基礎上，利用現有的調速設備，采用有效的自動(dòng)控制 方案，增加少的改造費用，即可進(jìn)一步降低除塵系統風(fēng)機的耗電量，達到佳的節電效果.
