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冶金行业除尘系统风机的节电改造

一、现状
自进入二十一世纪以来,冶金行业进行了大规模的技术改造,根据国家的环保要求,其烟尘治理已达到新的水平:
1、 各生产工段已普遍采用除尘设备(布袋除尘器或电除尘器),除尘系统运行基本良好,满足了环保要求;
2 、除尘系统主风机装机功率容量大,液力偶合器、变频器等调速装置已普遍应用于风机的启动、调速运行;
3 、一些断续生产的工段,根据生产工艺特点,自动控制除尘系统主风机高速、低速运行,具有良好的节电效果;如焦化除尘、高炉除尘、转炉一次除尘等;
4 、另一些断续生产的工段,由于自动控制较复杂,运行方式以最大烟尘量设定风机参数长期运行,耗电量大,调速装置未达到最佳应用状态;如电炉除尘、转炉二次除尘等。
5、一些连续生产工段,烟尘排放点比较多,但每个排放点烟尘量较小,除尘系统烟尘扑集罩较分散,采用一套除尘系统收尘,除尘系统主风机以最大风量长期运行,采用调节风管阀门控制风量来满足烟尘排放点的收尘,此运行方式耗电量也比较大。
根据以上情况,深入分析实际的生产工艺,利用现有设备,采用有效的自动控制手段,可进一步降低除尘系统风机的耗电量,达到最佳的节电效果。
二、节电方案
1、 加强除尘系统设备的管理,保证除尘系统管道及除尘设备的阻力参数在允许的范围内运行, 尽量维持风机以较低转速运行;
2、 根据生产工艺过程的要求,通过检测烟尘扑集罩内的有关参数及生产工艺过程的其它参数,自动调节风机的转速,根据风机功率与风机转速的3次方成正比的关系,尽量降低风机转速,以达到最佳的节电效果。
三、自动控制方案
方案一: 根据生产工艺的要求,除尘风机与相关生产设备联锁,开炉时自动达到风机低速位,闭炉冶炼时自动使风机达到高速位,该开关量信号的传送可采用控制电缆送至风机控制计算机或PLC,另外,亦可采用无线传输设备进行信号的传送。
方案二: 检测烟尘扑集罩的有关烟气参数及工艺参数,根据其参数值自动调节除尘风机的转速而达到节电的目的,信号传送可采用电缆或无线传送。
四、具体方案分析
1、电炉车间除尘系统风机节电方案分析:
(1)工艺过程
某钢厂电炉为扩容的70t ABB交流电弧炉, 除尘器系统采用布袋式除尘器,设计过滤面积11985m2,最大除尘风量450000 m3/h。
电炉炼钢周期为70~85分钟左右,其中装料6~10%,送电熔化25~30%,吹氧30~35%,还原期15~20%,冲渣出钢6~8%。在不同的生产工艺阶段,电炉产生的烟气量和烟气温度不同,且差异较大。加料过程中,主要是装料时废钢及渣料产生的扬尘,需要的除尘风量不大,要求粉尘不扩散,不污染电炉周边工作环境为标准。送电过程中是原料送电拉弧加热,引发可燃废弃物燃烧产生废气。此时,电炉需要将炉料加热至熔化状态,要求烟尘能够及时排出,又不能过多的带走炉体热量以保证炼钢周期。而在吹氧期间,不仅要求除尘系统能够及时迅速的将废气和粉尘排走,又必须保证炉体有合适的吹炼温度,确保终点温度。因此,对除尘系统要求较高。进入还原期,吹氧告一段落,粉尘度再一次降低。在冲渣出钢时,主要排放物是冲渣产生的水蒸汽和少量废气。
通过对冶炼工艺的分析:电炉在炼钢过程的不同阶段对除尘风量的大小有明显的不同,以吹氧冶炼为最大,加料除尘为最低。原电炉车间已配置一次除尘系统, 二次除尘系统、精练炉除尘系统;除尘系统风机均配置了液力偶合器调速装置。鉴于电炉除尘系统中除尘风机的运行方式和设备特点,对除尘风机的控制制定如下方案。
(2)系统控制方案
由于不同工艺阶段的烟气温度有明显差异,因此温度的高低直接反映了电炉的
运行工况。采集烟道进口温度作为系统调节的基本参量,从工程角度讲,温度变送器可以在恶劣的工业场合应用,抗干扰能力强、工作稳定性好、控制精度高、安全可靠、免维护且价格便宜。基于此原因,选用除尘烟道进口烟气温度作为系统调节的基本参量,同时以吹氧量和冷风门开度作为除尘风量的修整参量;通过ROLCOX多变量控制器进行除尘风机转速的自动控制,控制系统具有响应速度快、控制品质高,从而可实现除尘风量的自动控制,达到良好的除尘效果,降低运行人员劳动强度,提高系统效率,控制逻辑见图一所示。