西門(mén)子SIFUPIC F高壓控制柜在轉(zhuǎn)爐干法除塵中的應(yīng)用

李希勝 楊建秋

（唐山國(guó)豐鋼鐵有限公司第一煉鋼廠，河北 唐山 063300）

1 概述

唐山國(guó)豐鋼鐵有限公司第一煉鋼廠，擁有80T轉(zhuǎn)爐3座， 120T轉(zhuǎn)爐2座，方坯連鑄機(jī)3臺(tái)，板坯連鑄機(jī)4臺(tái)，LF精煉爐5座（在建1座），RH精煉爐1座。年產(chǎn)鋼600萬(wàn)噸的大型煉鋼廠。80t轉(zhuǎn)爐采用OG法除塵，120t轉(zhuǎn)爐采用干法除塵，其靜電除塵器的高壓控制由西門(mén)子VAI提供的SIFUPIC F系列高壓控制柜。本文主要是介紹SIFUPIC F系列控制柜在我廠120t轉(zhuǎn)爐除塵中應(yīng)用及節(jié)電優(yōu)化控制。

2 轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵工藝原理介紹

LT 法 回 收工藝是由德國(guó)魯奇（Lurgi）、 蒂森（Thyssen）二家公司在上一世紀(jì)60年代末聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種技術(shù)。相對(duì)于OG法除塵，干法除塵有著能耗低，利于環(huán)境治理，提高過(guò)程煤氣回收，以及廢棄物利于收集利用等優(yōu)點(diǎn)。

轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的主要設(shè)備有：活動(dòng)煙罩，汽化冷卻煙道，蒸發(fā)冷卻器，靜電除塵器，除塵風(fēng)機(jī)，煤氣冷卻器，廢氣放散燃燒等系統(tǒng)組成。除塵設(shè)備主要包括蒸發(fā)冷卻器和靜電除塵器。轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的灰塵，有少部分大顆粒灰塵由蒸發(fā)冷卻器收集，蒸發(fā)冷卻器的作用是收集煙塵中的粗顆粒和冷卻煙氣的作用，而大部分的細(xì)灰由靜電除塵器收集。靜電除塵器內(nèi)部有四個(gè)電場(chǎng)，集塵電極（陽(yáng)極）通過(guò)靜電除塵器的外殼與大地相連。在集塵電極中間布置高壓框架，框架中有放電電極（陰極）與高壓供電系統(tǒng)連接。要利用靜電使粉塵分離須具備兩個(gè)基本條件，一是存在使粉塵荷電的電場(chǎng)；二是存在使荷電粉塵顆粒分離的電場(chǎng)。一般的靜電除塵器采用荷電電場(chǎng)和分離電場(chǎng)合一的方法，在電場(chǎng)作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動(dòng)。在干式靜電除塵器中，主要設(shè)備是高壓變壓/整流控制裝置，它的運(yùn)行正常是靜電除塵器除塵效果的關(guān)鍵。在保證充足的除塵器電流的情況下，盡量提高除塵器電壓，以便產(chǎn)生足夠多的電荷載流子。

3 西門(mén)子SIFUPIC F高壓控制柜控制原理及設(shè)備參數(shù)

3.1 靜電除塵電氣原理，除塵控制器根據(jù)所測(cè)初級(jí)電流、除塵器電壓、除塵器電流，以及閃絡(luò)、電火花、短路等現(xiàn)象，通過(guò)調(diào)整兩個(gè)可控硅整流器的導(dǎo)通角（0°—180°）來(lái)調(diào)整除塵功率。高壓控制柜內(nèi)的控制器與PLC的通訊采用profibus網(wǎng)絡(luò)，而控制柜與變壓器的連接是用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。通過(guò)plc對(duì)控制柜的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，包括電壓，電流，閃絡(luò)次數(shù)等等，并對(duì)電場(chǎng)的運(yùn)行進(jìn)行操作。在現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)控制的面板進(jìn)行操作啟動(dòng)與停止，并可以在面板上對(duì)電場(chǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。

3.2 設(shè) 備 參 數(shù)： 供 電 電 壓（400V～690V）±10%， 供 電 頻 率：45 to 65 Hz，輸出電壓：0V to 90kV/110 kV/150kV，環(huán)境溫度0℃ to 40℃，不允許在陽(yáng)光下暴曬，存儲(chǔ)和運(yùn)輸溫度要求-30℃ to +70℃。防護(hù)等級(jí)DIN 40050-IP20/Option IP22，濕度等級(jí)DIN 40040，Type F，環(huán)境條件DIN VDE 0110， 最大污染程度2級(jí)， 無(wú)冷凝。

4 電場(chǎng)PLC控制原理及節(jié)電技術(shù)應(yīng)用

4.1 電場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)控制。電場(chǎng)的高壓控制柜是通過(guò)plc控制的，通過(guò)profibus網(wǎng)絡(luò)與plc主機(jī)通訊。實(shí)現(xiàn)從畫(huà)面的監(jiān)控和控制。操作監(jiān)控畫(huà)面通過(guò)環(huán)網(wǎng)（以太網(wǎng)）與現(xiàn)場(chǎng)的plc連接，plc通過(guò)profibus網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)的高壓整流控制單元連接，來(lái)控制電場(chǎng)的啟停，及電場(chǎng)高壓模式和低壓模式的運(yùn)行控制。并配合ID除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制（流量的PID調(diào)節(jié)），電場(chǎng)的振打控制，保障除塵效果的前提下，降低除塵用電消耗。

靜電除塵器內(nèi)的振打系統(tǒng)優(yōu)化，振打系統(tǒng)分為陽(yáng)極振打、陰極振打和出入口分布板振打。在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的過(guò)程中，除塵器的陽(yáng)極板、陰極線、出入口分布板吸附了大量的有轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)生的粉塵，為了確保吸附的大量粉塵能夠及時(shí)的從極板和極線上脫落，不影響轉(zhuǎn)爐煙氣順暢的通過(guò)除塵器，并且不影響除塵器的除塵效果，利用振打裝置將吸附在極線、極板和分布板上的粉塵振落，落在除塵器的底部。通過(guò)設(shè)定合理的振打周期和振打順序，降低極板和極線上的掛灰，降低因極線和極板的掛灰嚴(yán)重而影響電場(chǎng)電壓的伸高，并避免二次揚(yáng)塵產(chǎn)生的環(huán)境污染，保證除塵器在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中的除塵器效果。由于除塵器的主要除塵區(qū)域?yàn)锳、B電場(chǎng)，因此A、B電場(chǎng)的陽(yáng)極和陰極振打均為雙側(cè)振打；而C電場(chǎng)的粉塵相對(duì)A、B電場(chǎng)的要少，因此C電場(chǎng)的陽(yáng)極振打?yàn)殡p側(cè)振打，而陰極振打?yàn)閱蝹?cè)振打；D電場(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程起到安全保護(hù)的作用，通過(guò)D電場(chǎng)的煙氣含塵量極低，極限和極板的掛灰基本沒(méi)有，因此，D電場(chǎng)的陰、陽(yáng)極振打均為單側(cè)振打。由于各個(gè)電場(chǎng)的氣流含塵量不相同，因此每個(gè)電場(chǎng)的陰極、陽(yáng)極振打的周期也不相同，必須設(shè)定合理的振打周朝，確保除塵器的除塵效果，降低二次揚(yáng)塵。

轉(zhuǎn)爐除塵ID風(fēng)機(jī)的控制優(yōu)化，配合各吹煉階段的高壓、低壓模式，保障節(jié)電的同時(shí)達(dá)到良好的除塵效果。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速按照各個(gè)階段進(jìn)行流量PID控制。電機(jī)的額定功率880kW，轉(zhuǎn)速是2050r/ min。優(yōu)化后的控制模式為，利用轉(zhuǎn)爐的各吹煉階段進(jìn)行調(diào)速。按照實(shí)際的除塵效果，調(diào)整各階段的速度。達(dá)到保證除塵效果的前提下，將耗電量降到最低。即：在除塵電場(chǎng)低壓模式的時(shí)候，最大限度的降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保障低壓模式下的除塵效果。 在吹煉階段，利用爐口微差壓和轉(zhuǎn)爐的吹氧量，來(lái)計(jì)算煙氣的流量設(shè)定值，對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，組成微差壓為內(nèi)環(huán)控制，流量為外環(huán)控制的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

干法除塵系統(tǒng)從07年投產(chǎn)以來(lái)，除塵效果良好，達(dá)到環(huán)保要求，于2012年實(shí)施了電場(chǎng)按階段節(jié)電控制，在保證除塵效果的前提下，可以降低電耗40%以上，目前使用良好。

[1]柴瑞娟，陳海霞.西門(mén)子PLC編程技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.