東北特殊鋼集團(tuán)有限責(zé)任公司 王 迪 煙臺吉森冶金設(shè)備有限公司 郭玉隆

電爐除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)調(diào)速優(yōu)化分析

東北特殊鋼集團(tuán)有限責(zé)任公司 王 迪 煙臺吉森冶金設(shè)備有限公司 郭玉隆

當(dāng)今的設(shè)備技術(shù)進(jìn)步飛快，正朝著集成化、連續(xù)化、精密化、自動化、計(jì)算機(jī)化的方向發(fā)展。電爐增加爐壁氧槍等輔助設(shè)施以及產(chǎn)量的不斷提高，電爐煉鋼產(chǎn)生的煙氣量也相應(yīng)的增加，傳統(tǒng)電爐除塵已不能滿足需求，能耗相當(dāng)巨大，使得粉塵排放超標(biāo)，為此對電爐除塵系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)調(diào)速進(jìn)行設(shè)計(jì)、改造及優(yōu)化，收到良好的除塵效果并節(jié)約能耗是相當(dāng)必要的。

電爐 除塵 調(diào)速

除塵系統(tǒng)采用二級除塵，即電爐四孔加屋頂罩除塵，四孔設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)。根據(jù)電爐的工作狀況，在冶煉的不同時(shí)期，所需除塵風(fēng)量不同，在電爐加裝廢鋼和出鋼時(shí)，四孔無法除塵，大量煙氣從爐子里外冒，需要從屋頂罩排出。因此此時(shí)所需除塵風(fēng)量最大，在正常冶煉時(shí)，煙氣發(fā)生在爐子內(nèi)部，靠爐子的四孔增壓風(fēng)機(jī)除塵效率高，因此主風(fēng)機(jī)風(fēng)量可減少，當(dāng)短時(shí)停爐時(shí)爐內(nèi)沒有煙氣發(fā)生，此時(shí)主風(fēng)機(jī)可以降到最低轉(zhuǎn)速。根據(jù)廢鋼、鐵水原料狀況、吹氧量、通電量和冶煉節(jié)奏，經(jīng)過計(jì)算得出第四孔最大風(fēng)量需要4.5萬Nm3/h，設(shè)置一臺250kW增壓風(fēng)機(jī)，采用液力耦合器調(diào)速。主風(fēng)機(jī)需要最大風(fēng)量60萬Nm3/h，額定轉(zhuǎn)速為580r/min，煙氣溫度為30～120°C，風(fēng)機(jī)配置900kW電機(jī)，系統(tǒng)由無錫東方環(huán)境研究所有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)，水冷部分由煙臺吉森冶金設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)及供貨。

傳統(tǒng)的除塵系統(tǒng)為正壓式反吹布袋除塵器，四孔增壓風(fēng)機(jī)為250kW恒速電機(jī)。主風(fēng)機(jī)為一臺900kW恒速風(fēng)機(jī)，最大風(fēng)量為60萬Nm3/h。

一、主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定

電爐生產(chǎn)時(shí)根據(jù)煙氣發(fā)生量可分成停爐、加料（廢鋼和鐵水）、冶煉初期、冶煉中期、冶煉末期和出鋼6個(gè)時(shí)段。每個(gè)時(shí)段煙氣發(fā)生量不同，在加料時(shí)段，爐蓋打開，廢鋼倒入留有鋼水的爐內(nèi)，會瞬時(shí)產(chǎn)生大量熱煙氣，直沖屋頂罩，同理出鋼時(shí)產(chǎn)生的大量熱煙氣也是上升到屋頂罩，如不能及時(shí)排出屋頂罩的煙氣，煙氣會溢出屋頂罩，再也無法排除，因此除塵系統(tǒng)分配給屋頂罩的風(fēng)量要大于爐子產(chǎn)生的煙氣量，此時(shí)也是除塵系統(tǒng)的最大風(fēng)量。另外在冶煉末期，由于出渣，也有一定量的煙氣冒出爐子，這些煙氣通過屋頂罩排出，根據(jù)計(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對煉鋼的6個(gè)階段除塵主風(fēng)機(jī)所需風(fēng)量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速。

二、計(jì)算電機(jī)功耗

由流體力學(xué)知道，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q、壓力H、軸功率P與運(yùn)行速度n之間有下列關(guān)系式：

風(fēng)機(jī)軸功率P的計(jì)算公式如下：（電機(jī)輸出功率）

根據(jù)除塵改造方案設(shè)計(jì)的風(fēng)量和壓力等參數(shù)：

可得到風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量時(shí)所需的最大軸功率

最大軸功率

三、實(shí)測電機(jī)功耗

除塵系統(tǒng)采用了先進(jìn)的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動控制。根據(jù)冶煉的不同階段自動改變液力耦合器耦合量，從而進(jìn)行除塵主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定，同時(shí)PLC通過通訊實(shí)時(shí)讀取風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電機(jī)消耗功率，并上傳給上位機(jī)記錄。實(shí)測時(shí)設(shè)備是全新的，整個(gè)系統(tǒng)壓力損失小，隨著使用時(shí)間增加，布袋老化，結(jié)灰增多，功耗會逐步上升，趨于理論值。

四、節(jié)能計(jì)算

一般電爐除塵風(fēng)機(jī)除定修和年修及長時(shí)間不生產(chǎn)時(shí)停止運(yùn)行，其余時(shí)間全天運(yùn)行。全年有年修和定修約16天，因此風(fēng)機(jī)全年運(yùn)行349天。根據(jù)目前的實(shí)際操作，每爐鋼在加廢鋼和鐵水及出鋼的時(shí)間總和為16～20min，平均按18分鐘計(jì)算。計(jì)算能耗按理論消耗功率計(jì)算，風(fēng)機(jī)消耗功率為692.5kW。因?yàn)槊繜捯粻t鋼只加一次料和出一次鋼，為了計(jì)算方便，每爐鋼18min加料時(shí)按功耗629.5kW計(jì)算，其余時(shí)間按冶煉中期消耗功率計(jì)算，即風(fēng)機(jī)消耗功率約為295kW。

目前年產(chǎn)量為32萬t，每爐出鋼量為40t，349天出鋼8000爐，平均每爐煉鋼時(shí)間為52.1min。

全年電耗為：

全年?duì)t數(shù)×（出鋼加料時(shí)間/60×出鋼功能+正常煉鋼時(shí)間/60×冶煉中期功耗）8000×（18/60×629.5+44.28/60 ×295）=3252480 （kWh）

如果采用固定速度的同樣大小風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)最大消耗功率為629.5kW，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門，可以調(diào)節(jié)風(fēng)量，理論上可減少能耗，和風(fēng)量成一次方的關(guān)系，估算通過調(diào)節(jié)風(fēng)門平均風(fēng)量為額定風(fēng)量的80%。因此可計(jì)算全年主風(fēng)機(jī)所需用電量為：

五、結(jié)論

同一套電爐除塵系統(tǒng)，主風(fēng)機(jī)采用耦合器和不用耦合器調(diào)速，除塵效果一樣。如果按每度電以0.6元計(jì)算，年可節(jié)省電費(fèi)約90.57萬元，扣除液力耦合器部分增加的投資費(fèi)用33萬元，年內(nèi)就可收回投資并取得57.57萬元的經(jīng)濟(jì)效益。另外從除塵運(yùn)行費(fèi)用實(shí)績看，相比傳統(tǒng)設(shè)置，除塵系統(tǒng)的月電費(fèi)沒有增加，但除塵效果大為好轉(zhuǎn)，環(huán)境達(dá)到環(huán)保要求。

[1]崔建明.變頻調(diào)速技術(shù)用于風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造.《煤礦機(jī)械》，2000(1)

[2]周宦鐸.風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速的應(yīng)用.《有色金屬節(jié)能》，2003，Vo.l 20(4)

[3]周興求主編，葉代啟副主編.《環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊－大氣污染控制設(shè)備》.2004