黄晓东
（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴 214400）
电炉炼钢生产烟气除尘的电气自动化控制
黄晓东
（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴 214400）
自上世纪50年代以来，我国重工业的重工业得到了充足的发展，钢铁在工业生产中所占的比重越来越重。而现在炼钢大多使用的是电炉炼钢。电炉炼钢所使用的能源主要是电弧热，利用电弧产生的高温，对金属原材料进行冶炼。在电弧的中心效应区，其温度可以达到3800-4200度。虽然电炉炼钢有着热效率高，降低劳动生产率等等的优点，但是，电炉炼钢的过程中会产生烟气的污染。这些污染不但会影响冶炼厂内工人的身体健康，还会对周边环境产生极大恶劣影响。因此，工厂通常会采用电气自动化控制进行除尘工作。在清除这些烟气的时候所需要的仪器有很多，本文重点就主风机、净化系统和控制系统进行了介绍。并对除尘的步骤进行了介绍。为电炉炼钢生产烟气除尘的电气自动化控制指出一条清晰明确的道路。
电炉 烟气 除尘
电炉炼钢是世界上主要生产钢的方法之一。与转炉炼钢相比，电炉炼钢对技术的要求更加高。虽然会消耗一定的电量，但却更大效率地炼出了钢。从设备方面考虑，电炉炼钢在设备上的投入也较其他炼钢方式更低。因此，在现代社会的钢铁冶炼大多采用电炉炼钢技术。然而，电炉炼钢中造成的烟尘污染则是很严重的问题。其产生的烟气不仅可能有毒性，会对工厂内的工人及管理人员造成身体上的损害，更在极大程度上造成了环境污染，不利于绿色和谐社会的构建。本文通过对江阴兴澄特钢三炼钢分厂的实际生产的研究资料进行搜集整理，就电炉炼钢生产烟气除尘的电气自动化控制进行了研究。对电气自动化控制的相关仪器进行分析并就除尘的具体步骤进行详述。促进我国炼钢事业的发展，为电炉炼钢生产烟气除尘的电气自动化控制提出切实可行的方案，有利于建设资源节约型，环境友好型的社会。
1 设备概述
1.1 烟气除尘系统的组成
系统主要由除尘管道、烟尘仪、PLC、高压变频、布袋除尘器、风机组成，总体结构的组成如图1所示。
1.2 主风机
在由电气控制的自动化烟气除尘系统中，主风机起到的是流通空气推动烟尘运动的作用。主风机主要存在于电气自动化控制流程的中间线路部位。主风机通过利用电能，将电力转化为风力，当主风机开始运作时，风机内部的螺旋桨开始旋转，带动电炉炼钢过程中生产烟气粉尘进行运动，输送进入后续的净化系统当中，可以说，主风机承担的是一个中转动力系统的功能。如果没有主风机的运作，在电气冶炼当中产生的粉尘以及烟气不能被很好的聚拢，后续的净化步骤不能顺利进行［1］。通常主风机为管道式，有利于烟气粉尘的聚拢。最终，经过净化系统净化好的废气，也要通过主风机的动力提供排放到大气中，收集好的废气粉尘同样由螺旋输送机提供的动力送至仓储处进行包装，然后排放。
烟尘的输送速率与主风机的功率有关，花山分厂1#电炉出钢能力为40吨/炉，采用1250KW高压电机，转速960转/分钟、风量68万。一般来说主风机的功率越大，输送烟尘的速率及总量就越大，电炉炼钢生产的电气自动化烟气除尘的效率就越高。但是风机消耗电能在成本中占用比例也较大，不能盲目扩大电机功率，应与现有设备相匹配，如我们三炼分厂的除尘电耗在辅助电耗中占到35%，属于辅助电能消耗大头。
1.3 净化系统
由主风机提供动力输送烟气及粉尘至电炉炼钢的布袋除尘系统处进行统一的处理。含毒烟气与粉尘通常混合在一起，所以，由两个半封闭性质的烟尘收集罩收集后由电力催动主风机通过管道送至除尘器处，除尘器自身根据规格不同具有不同的滤网，不同颗粒大小的粉尘被不同规格的滤网过滤后由粉尘收集袋进行统一收集，再通过管道系统的运输，送到灰尘收集处进行统一的包装排放。而滤掉粉尘的烟气通过过滤，将其中的含毒物质吸收后变为清洁气体，这时便可由主风机抽至烟囱排到大气中。布袋除尘系统是电力自动控制烟气除尘系统中的中枢环节。这一步的某部件出现问题会最终导致电炉炼钢生产烟气除尘的电气自动化整体出现问题，致使最后的烟尘处理不合格。其中，布袋要定期的更换，以免粉尘的清除不彻底。
1.4 控制系统
控制系统控制电炉炼钢生产烟气除尘的电气自动化的整个进程。主风机的运作与停止，除尘系统的净化效率，都是由控制系统进行统一调配。控制系统主要PLC采集数据，经计算后通过高压变频来掌管主风机运作的功率，烟尘较多，所需清除的灰尘较庞杂时，电力较大，使主风机的功率较高，烟尘输送较快，进而使得在除尘系统中烟尘的运送量及运送速度增大，使得过滤网过滤粉尘的量与速度也有所上升。而当炼钢厂中产生的烟尘量较小的时候，控制系统用过电力调度降低主风机的运作效率，进而使烟尘清除系统整体工作效率下降［2］。花山分厂使用高压变频器驱动高压除尘风机，通过安装在风道母管进口侧附近的烟尘监视仪进行烟尘监测，将烟气浓度信号传入PLC系统，再传入变频调速系统，变频器设置下线频率为40HZ，（防止风机频率过低引起震动而损换风机）实行闭环控制，如上述：烟尘浓度高时增加功率，烟尘浓度低时降低输出功率，实现环保与节能两不误。烟尘仪的检测精度直接决定除尘效果，为此选用目前最先进的激光烟气分析仪，它的测量误差为±1%FS，灵敏度3mg/m3、测量范围850mg/m3、检测烟气最高温度能够达到700度，安装环境温度为-40度至85度，完全能够满足现场安装条件。另考虑烟尘仪出现故障，除闭环控制外另增加手动功能，进行开环控制，在烟尘仪出现故障后，操作人员可设定运行频率，人为干预除尘运行。
报警功能：除变频器本身故障报警外，对布袋除尘的前后压差、喷吹压缩空气压力、风机振动进行监控，全面保护除尘系统。
数据记录：利用PLC、WINCC的强大功能，对高压电机三相绕组温度、电流、电压、功率，以及空气压力、风机振动、风口温度、前后压差等都进行实时记录。更加方便分析除尘系统的运行状况。
2 污染物处理
在电炉炼钢的生产过程中，由于涉及到废钢以及金属矿石等，以及其他的物质，最主要的污染物就是二氧化碳烟气的排放。烟气中不但含有大量的粉尘，而且还含有某些有毒的气体，既影响大气质量，又对工人的身体产生危害。净化系统主要通过布袋滤网粉尘的处理主要通过颗粒污染物，通过螺旋输送机收集粉尘集中存放进行二次利用，节约资源。
3 结语
通过正规步骤的净化，不仅能够极大程度降低工作人员的劳力消耗，还能够生产出更加高质量的刚。电炉炼钢本身就是科技的一大进步。而其相关的烟尘处理方面的自动化更是对人力物力的一大节约。科技的进步使现今的工业变得更加的高效、便利。
［1］彭兵，张传福，彭及，等.不锈钢电弧炉粉尘直接还原回收工艺研究［J］.上海金属，2002，24（5）∶33.
［2］宋海琛，彭兵.不锈钢粉尘综合利用现状及研究进展［J］.矿产综合利用，2004，（3）∶18.
