高壓變頻技術(shù)在電弧爐除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要在分析電弧爐設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀和研究電弧爐除塵系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過采用高壓變頻器在煉鋼廠除塵系統(tǒng)改造中的應(yīng)用實(shí)例，介紹了高壓變頻技術(shù)在煉鋼廠電弧爐除塵系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高自動(dòng)化控制水平方面的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵字：高壓變頻技術(shù)，電弧爐，除塵風(fēng)機(jī)，節(jié)能

1 概述

長(zhǎng)期以來鋼鐵廠因其資源密集、能耗密集、生產(chǎn)規(guī)模大、物流吞吐量大等特點(diǎn)，被認(rèn)為是煙塵排放量大、廢棄物多、污染大的企業(yè)。而采用電弧爐煉鋼是一些鋼鐵廠造成煙塵污染的主要來源之一。

電弧爐（簡(jiǎn)稱電爐）主要是通過用廢鋼、鐵合金和部分渣料進(jìn)行配料冶煉，根據(jù)不同的鋼種要求，可以接受高炭鉻鐵水和脫磷鐵水，然后熔制出碳鋼或不銹鋼鋼水供連鑄用。電爐煉鋼時(shí)產(chǎn)生的有害污染物主要是在電爐加料、冶煉、出鋼三個(gè)階段。電爐冶煉一般分為熔化期、氧化期和還原期，其中氧化期強(qiáng)化脫炭，由于吹氧或加礦石而產(chǎn)生大量赤褐色濃煙。在上述三個(gè)冶煉期中，氧化期產(chǎn)生的煙氣量最大，含塵濃度和煙氣溫度最高。因此，電爐除塵系統(tǒng)是按照氧化期的最大煙塵排量進(jìn)行設(shè)計(jì)的。電爐在冶煉過程中的粉塵主要通過爐頂煙道經(jīng)沉降室沉積，水冷壁冷卻后經(jīng)除塵系統(tǒng)過濾排放；同時(shí)利用集塵罩將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)車間的粉塵和廢氣及時(shí)排走，以免污染環(huán)境和危及電爐周邊工作人員的安全。因此，除塵風(fēng)機(jī)是將煙氣吸收排放的主要設(shè)備。一般情況下，在系統(tǒng)最大風(fēng)量需求的基礎(chǔ)上增加1.1耀1.3倍的安全裕度進(jìn)行除塵風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)。整個(gè)煉鋼過程中吹氧時(shí)期占30%耀35%，此時(shí)風(fēng)機(jī)處于較高負(fù)荷運(yùn)行，而其余時(shí)間則處于較低運(yùn)行工況。但不論電爐處于哪一個(gè)運(yùn)行階段，除塵風(fēng)機(jī)均全速運(yùn)行，采用調(diào)節(jié)入口擋板開度來清理產(chǎn)生的粉塵，效率低、功率大、造成大量的電能浪費(fèi)。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率成為企業(yè)發(fā)展提高競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段之一。

在上世紀(jì)90年代開始使用的高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)則正是適應(yīng)了市場(chǎng)的需求，在技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域上得到不斷的進(jìn)步和拓展，當(dāng)時(shí)只是使用進(jìn)口的高壓變頻器。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自主研發(fā)的高壓變頻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力、石油化工、礦山、冶金、給排水、機(jī)車牽引等領(lǐng)域。

太鋼不銹鋼股份有限公司某煉鋼廠正是在這種狀況下，對(duì)電爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行了高壓變頻技術(shù)改造。

2 系統(tǒng)技術(shù)方案研究

太鋼不銹鋼股份有限公司某煉鋼廠的電爐為交流電弧爐。除塵器系統(tǒng)采用布袋式除塵器，設(shè)計(jì)過濾面積5200m2，最大除塵風(fēng)量280000m3轅h。

該電爐的煉鋼周期為70耀80min，其中裝料6%耀10%，送電熔化25%耀30%，吹氧30%耀35%，還原期15%耀20%，沖渣出鋼6%耀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。加料過程中，主要是裝料時(shí)廢鋼及渣料產(chǎn)生的揚(yáng)塵，需要的除塵風(fēng)量不大，要求粉塵不擴(kuò)散，不污染電爐周邊工作環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)。送電過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，又不能過多的帶走爐體熱量以保證煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵系統(tǒng)能夠及時(shí)迅速的將廢氣和粉塵排走，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，確保終點(diǎn)溫度。因此，對(duì)除塵系統(tǒng)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)生的水蒸氣和少量廢氣。

通過對(duì)冶煉工藝進(jìn)行分析，電爐在煉鋼過程的不同階段對(duì)除塵風(fēng)量的大小要求有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，加料除塵為最低。鑒于電爐除塵系統(tǒng)中除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式和設(shè)備特點(diǎn)，對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)制定了如下方案。