一、現(xiàn)狀 自進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，冶金行業(yè)進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造，根據(jù)國(guó)家的環(huán)保要求，其煙塵治理已達(dá)到新的水平：

1、 各生產(chǎn)工段已普遍采用除塵設(shè)備（布袋除塵器或電除塵器），除塵系統(tǒng)運(yùn)行基本良好，滿(mǎn)足了環(huán)保要求；

2 、除塵系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率容量大，液力偶合器、變頻器等調(diào)速裝置已普遍應(yīng)用于風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速運(yùn)行；

3 、一些斷續(xù)生產(chǎn)的工段，根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，自動(dòng)控制除塵系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)高速、低速運(yùn)行，具有良好的節(jié)電效果；如焦化除塵、高爐除塵、轉(zhuǎn)爐一次除塵等;

4 、另一些斷續(xù)生產(chǎn)的工段，由于自動(dòng)控制較復(fù)雜，運(yùn)行方式以最大煙塵量設(shè)定風(fēng)機(jī)參數(shù)長(zhǎng)期運(yùn)行，耗電量大，調(diào)速裝置未達(dá)到最佳應(yīng)用狀態(tài)；如電爐除塵、轉(zhuǎn)爐二次除塵等。

5、一些連續(xù)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(tǒng)煙塵撲集罩較分散，采用一套除塵系統(tǒng)收塵，除塵系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)以最大風(fēng)量長(zhǎng)期運(yùn)行，采用調(diào)節(jié)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(yùn)行方式耗電量也比較大。 根據(jù)以上情況，深入分析實(shí)際的生產(chǎn)工藝，利用現(xiàn)有設(shè)備，采用有效的自動(dòng)控制手段，可進(jìn)一步降低除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的耗電量，達(dá)到最佳的節(jié)電效果。

二、節(jié)電方案

1、 加強(qiáng)除塵系統(tǒng)設(shè)備的管理，保證除塵系統(tǒng)管道及除塵設(shè)備的阻力參數(shù)在允許的范圍內(nèi)運(yùn)行, 盡量維持風(fēng)機(jī)以較低轉(zhuǎn)速運(yùn)行；

2、 根據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求，通過(guò)檢測(cè)煙塵撲集罩內(nèi)的有關(guān)參數(shù)及生產(chǎn)工藝過(guò)程的其它參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)風(fēng)機(jī)功率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的；

3次方成正比的關(guān)系，盡量降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到最佳的節(jié)電效果。

三、自動(dòng)控制方案

方案一： 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，除塵風(fēng)機(jī)與相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)鎖，開(kāi)爐時(shí)自動(dòng)達(dá)到風(fēng)機(jī)低速位，閉爐冶煉時(shí)自動(dòng)使風(fēng)機(jī)達(dá)到高速位，該開(kāi)關(guān)量信號(hào)的傳送可采用控制電纜送至風(fēng)機(jī)控制計(jì)算機(jī)或PLC，另外，亦可采用無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備進(jìn)行信號(hào)的傳送。

方案二： 檢測(cè)煙塵撲集罩的有關(guān)煙氣參數(shù)及工藝參數(shù)，根據(jù)其參數(shù)值自動(dòng)調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而達(dá)到節(jié)電的目的，信號(hào)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(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)電方案分析：

（1）工藝過(guò)程 某鋼廠(chǎng)電爐為擴(kuò)容的70t ABB交流電弧爐, 除塵器系統(tǒng)采用布袋式除塵器，設(shè)計(jì)過(guò)濾面積11985m2，最大除塵風(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(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(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)生的水蒸汽和少量廢氣。

　　通過(guò)對(duì)冶煉工藝的分析：電爐在煉鋼過(guò)程的不同階段對(duì)除塵風(fēng)量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，加料除塵為最低。原電爐車(chē)間已配置一次除塵系統(tǒng), 二次除塵系統(tǒng)、精練爐除塵系統(tǒng)；除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)均配置了液力偶合器調(diào)速裝置。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)的控制制定如下方案。

（2）系統(tǒng)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(yùn)行工況。采集煙道進(jìn)口溫度作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)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(yīng)用，抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定性好、控制精度高、安全可靠、免維護(hù)且價(jià)格便宜。基于此原因，選用除塵煙道進(jìn)口煙氣溫度作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)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(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制，控制系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、控制品質(zhì)高,從而可實(shí)現(xiàn)除塵風(fēng)量的自動(dòng)控制，達(dá)到良好的除塵效果,降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度,提高系統(tǒng)效率，控制邏輯見(jiàn)圖一所示。 圖一 為了保證系統(tǒng)的可靠性，另外增加除塵風(fēng)量手動(dòng)控制回路，對(duì)除塵風(fēng)量的控制 采用分段調(diào)速的方式由爐前操作臺(tái)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行工況下的風(fēng)量調(diào)節(jié)?？刂七壿媹D如下。 圖二 （3）控制系統(tǒng)特點(diǎn) a、 除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)功耗隨電爐煉鋼生產(chǎn)工藝變負(fù)荷運(yùn)行，提高了系統(tǒng)效率；實(shí)現(xiàn)了除塵系統(tǒng)的最佳工況運(yùn)行。可取得顯著的節(jié)能效果。 b、大大有效降低了除塵系統(tǒng)負(fù)荷率，延長(zhǎng)了除塵器、除塵風(fēng)機(jī)、除塵電機(jī)、煙道等設(shè)備的使用壽命。 c、對(duì)降低爐內(nèi)熱量損失，合理控制過(guò)程溫度，確保終點(diǎn)溫度起到一定的作用。 d、對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速改造，有助于改善爐內(nèi)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(bǔ)爐期間的能耗和爐襯散熱損失。

2、轉(zhuǎn)爐車(chē)間除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)電方案分析：

（1）工藝過(guò)程 某鋼廠(chǎng)轉(zhuǎn)爐吹煉工藝周期對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的工藝要求如下 圖三 A到B為兌鐵加廢鋼時(shí)間, B到C為風(fēng)機(jī)升速時(shí)間， C到D為吹氧時(shí)間， D點(diǎn)風(fēng)機(jī)開(kāi)始減速， D到E為倒?fàn)t測(cè)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(jī)高速運(yùn)行時(shí)間（C到D）15分鐘,其他時(shí)間風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)控制方案 在上圖B點(diǎn)，將爐前、爐后和氧氣流量信號(hào)送到除塵系統(tǒng)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(duì)閉合節(jié)點(diǎn)（繼電器吸合時(shí)，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)；繼電器釋放時(shí)，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行），當(dāng)在爐前操作并有氧流量時(shí)，繼電器吸合，風(fēng)機(jī)開(kāi)始從低速向高速升速，在C點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作工進(jìn)行吹煉。在D點(diǎn)，準(zhǔn)備出鋼; 爐前工轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到爐后或沒(méi)有吹煉的時(shí)間超過(guò)15分鐘，繼電器釋放，風(fēng)機(jī)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(jī)應(yīng)能滿(mǎn)足提速要求。 圖四 一般轉(zhuǎn)爐車(chē)間一次除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)已經(jīng)按以上工藝進(jìn)行控制,但是二次除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)等是不調(diào)速運(yùn)行，浪費(fèi)大量電能。 2X45T轉(zhuǎn)爐車(chē)間二次除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)如下: 圖五 3、多煙塵撲集罩除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)電方案分析： （1）工藝過(guò)程 大型高爐一般設(shè)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(tǒng)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(tǒng)的總風(fēng)量應(yīng)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(tǒng)風(fēng)機(jī)一直以最大風(fēng)量運(yùn)行，不調(diào)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(jī)轉(zhuǎn)速相結(jié)合的控制方式，盡量降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，則可達(dá)到節(jié)約電能的目的。 （2）系統(tǒng)控制方案 當(dāng)所有的出鐵口煙塵撲集罩閥門(mén)全部打開(kāi)時(shí)，風(fēng)機(jī)以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，其它 情況在保證每一煙罩除塵效果的前提下，根據(jù)煙罩閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，盡量降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 控制系統(tǒng)圖如下（以三個(gè)出鐵口為例）: 圖六 五、節(jié)電效益分析 以某鋼廠(chǎng)90T電爐除塵系統(tǒng)為例

: 1、除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)配置： 一次除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)功率 2700KW 額定轉(zhuǎn)速 996RPM（液力偶合器調(diào)速） 二次除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)功率 1600KW 額定轉(zhuǎn)速 990RPM（液力偶合器調(diào)速） 精練爐除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)功率 500KW 額定轉(zhuǎn)速 1491RPM（液力偶合器調(diào)速）

2、運(yùn)行狀況 一次除塵系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)電流 121A 轉(zhuǎn)速 750RPM（不調(diào)速） 二次除塵系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)電流 46A 轉(zhuǎn)速 666RPM（不調(diào)速） 精練爐除塵系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)電流 23A 轉(zhuǎn)速 1150RPM（不調(diào)速）

3、節(jié)電分析 采用以上的控制方案，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以平均下降20%，每天運(yùn)行10小時(shí)，其它時(shí)間按現(xiàn)狀況轉(zhuǎn)速運(yùn)行，每年運(yùn)行330天，電費(fèi)0.68元/度,根據(jù)風(fēng)機(jī)功率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的3次方成正比進(jìn)行計(jì)算: 電爐一次除塵系統(tǒng)、二次除塵系統(tǒng)、精練爐除塵系統(tǒng)每年合計(jì)可節(jié)電300萬(wàn)度,節(jié)約電費(fèi)200余萬(wàn)元。 如果風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速平均下降30%，每天運(yùn)行10小時(shí)，其它時(shí)間按現(xiàn)狀況轉(zhuǎn)速運(yùn)行，每年運(yùn)行330天，電費(fèi)0.68元/度, 除塵系統(tǒng)每年合計(jì)可節(jié)電400余萬(wàn)度,節(jié)約電費(fèi)275萬(wàn)元。

六、投資 （一套除塵系統(tǒng)）

1、一次檢測(cè)元件及信號(hào)傳輸設(shè)備和電纜 3.8萬(wàn)元；

2、除塵系統(tǒng)PLC增加ROLCOX控制模塊 6.8萬(wàn)元；

3、軟件編程、安裝、調(diào)試 8.8萬(wàn)元；

4、其它 2.0萬(wàn)元 合計(jì):21.4 萬(wàn)元；

七、節(jié)電方案實(shí)施步驟

1、了解現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的運(yùn)行方式，統(tǒng)計(jì)、檢測(cè)除塵系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。

2、根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況選擇控制方案，購(gòu)置設(shè)備。

3、設(shè)備安裝、調(diào)試、運(yùn)行、檢測(cè)。

八、結(jié)論

在冶金行業(yè)的一些生產(chǎn)工段, 除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)雖然配置有調(diào)速設(shè)備,但是生產(chǎn)過(guò)程中一直以較高風(fēng)速運(yùn)行,浪費(fèi)大量電能.在深入分析實(shí)際生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的調(diào)速設(shè)備，采用有效的自動(dòng)控制方案，增加極少的改造費(fèi)用，即可進(jìn)一步降低除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的耗電量，達(dá)到最佳的節(jié)電效果.