電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在電爐煉鋼煙氣除塵中的應(yīng)用

宮慧仲

（承德鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 承德 067000）

由于電爐煉鋼生產(chǎn)所產(chǎn)生的大量煙塵對周邊居民生活及生態(tài)環(huán)境造成了一定的環(huán)境污染，因此急需對電爐煉鋼所排放的煙塵進(jìn)行無害化處理，在這一背景下，煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。發(fā)展電爐煉鋼煙氣除塵自動(dòng)化控制，一方面是與鋼鐵行業(yè)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、全面取締“地條鋼”有關(guān)；另一方面隨著我國鋼鐵蓄積量的增加、廢鋼資源逐步增加，加之全社會對綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的要求日益迫切，發(fā)展能耗低、排放少的電爐短流程煉鋼工藝開始成為關(guān)注焦點(diǎn)，并呈迅速發(fā)展之勢。因此掌握電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在電爐煉鋼煙氣除塵中的應(yīng)用至關(guān)重要。

1 煙氣除塵自動(dòng)化控制內(nèi)容

煙氣除塵自動(dòng)化控制有三個(gè)步驟：首先是過濾，就是將在煉鐵時(shí)的空氣中的灰塵過濾出來；然后是排灰，將過濾出來的灰塵進(jìn)行排出；最后是清灰，將除塵器表面和作業(yè)中的灰塵清理掉。煙氣除塵自動(dòng)化設(shè)備能夠正常工作主要因主風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓，將粉塵吸入，設(shè)備中一個(gè)濾沙裝置可過濾粉塵，在螺旋輸送機(jī)的運(yùn)行下將粉塵收集到清理管道。

煙氣除塵自動(dòng)化控制設(shè)備中清灰系統(tǒng)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，與其他普通除塵系統(tǒng)有所差異，煉鐵除塵系統(tǒng)主要由脈沖電閥、導(dǎo)氣管、空氣降壓機(jī)組成。除塵過程中形成一股氣流，可以有效將除塵布袋上的粉塵進(jìn)行噴吹，讓灰塵粉末能夠進(jìn)入到系統(tǒng)之中，進(jìn)一步的完善過濾效果，可以很好的將所有灰塵進(jìn)行過濾。而所用的電爐一般情況下的熔化溫度是在1250-1500℃，產(chǎn)生的硫化物、錳、氧化鐵以及一氧化碳等多種化學(xué)物質(zhì)組成了煙氣，它的濃度范圍在10g/m3，可以暈染的的黑色程度在3-5級，揚(yáng)起的粉塵濃度在70-80%，分布狀態(tài)小于15微米。進(jìn)行處理過后的煙氣，它暈染的黑色程度要小于一級，粉塵的分布狀態(tài)要小于50mg/m3，在工作崗位的粉塵不可以超過10mg/m3。

2 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵中的應(yīng)用

2.1 主風(fēng)機(jī)

對于煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵的每一個(gè)步驟，使用了先進(jìn)的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，除塵設(shè)備能夠正常運(yùn)行依靠的是主風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。它是將生產(chǎn)車間內(nèi)空氣中的煙氣粉塵進(jìn)行收集，確保煉鋼煙氣除塵系統(tǒng)的主風(fēng)機(jī)始終可以控制其凈化中間部位的煙氣粉塵。設(shè)備的電力轉(zhuǎn)化成為風(fēng)力主要是依靠電能的作用，螺旋槳就會隨之旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)電爐產(chǎn)生的煙氣粉塵，進(jìn)入到除塵系統(tǒng)中，從而讓粉塵達(dá)到凈化的目的。具有很大轉(zhuǎn)動(dòng)力的主風(fēng)機(jī)起到了很重要的作用，如果沒有主風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，在所有設(shè)備進(jìn)行工作時(shí)，所產(chǎn)生的各種煙氣和灰塵就無法得到聚合，從而后續(xù)的煙灰粉塵的處理就不會很順利。

圖1 煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為了能夠讓灰塵更方便地得到聚攏，煙氣除塵設(shè)備的主風(fēng)機(jī)通常為管道式，設(shè)備所收集到的煙塵在管道內(nèi)形成一個(gè)聚攏的狀態(tài)，當(dāng)管道內(nèi)的灰塵進(jìn)入到凈化系統(tǒng)時(shí)煙氣得到有效凈化，在主風(fēng)機(jī)的推動(dòng)作用下，將凈化后的廢氣推向大氣之中。而其他的廢棄堆積之后，也會經(jīng)過螺旋槳的傳送進(jìn)行二次包裝及排放。使用的主風(fēng)機(jī)和煙塵輸送之間的功率是息息相關(guān)的，一般情況下，只要主風(fēng)機(jī)的功率增大，輸送煙塵的速率以及總量也會不斷增加，從而將電爐煉鋼中產(chǎn)生的廢氣做到控制化處理的效率也會提高。然而，這需要對電能進(jìn)行大幅度的消耗，可能會超出預(yù)支成本，所以不可以對電機(jī)的功率進(jìn)行盲目的更改，要對使用的設(shè)備進(jìn)行充分了解后，做到功率匹配，作業(yè)協(xié)調(diào)。

2.2 凈化系統(tǒng)

在電爐煉鋼生產(chǎn)過程中煙塵凈化系統(tǒng)的工作原理是利用主風(fēng)機(jī)的推動(dòng)力將煙氣粉塵傳輸?shù)匠龎m系統(tǒng)的整個(gè)過程，凈化系統(tǒng)將所收集到的煙塵進(jìn)行統(tǒng)一凈化處理。因?yàn)殡姞t煉鋼中產(chǎn)生的粉塵可能會有一部分是帶有毒性的，將它和煤塵混在一起需要確保安全性，因而采用半封閉的方式對煙塵進(jìn)行隔離收集，最后借助電力的推動(dòng)，讓主風(fēng)機(jī)的管道運(yùn)走氣體進(jìn)入除塵器之中。除塵器和濾網(wǎng)都具有不同的規(guī)格，通過篩選之后，不同的粉塵顆粒就會進(jìn)入不同規(guī)格的濾網(wǎng)之中，并在收集粉塵袋中作出整體處理，全部運(yùn)用管道的輸送對灰塵進(jìn)行包裝和排放。在過濾粉塵的過濾網(wǎng)之中，它會將帶有毒性的氣體主動(dòng)進(jìn)行吸收，從而讓主風(fēng)機(jī)輸送的氣體是清潔的，可以通過煙囪排放到大氣當(dāng)中。在整個(gè)電氣自動(dòng)控制技術(shù)的過程中，布袋除塵系統(tǒng)是最重要的一部分，只要其中的任何一個(gè)部件發(fā)生錯(cuò)誤，就會讓電路煉鋼所使用的除塵系統(tǒng)產(chǎn)生問題，使得除塵后的氣體不夠合格。因而才需要將除塵布袋進(jìn)行定期的更換，防止處理的氣體無法做到合格，清理不夠到位的問題出現(xiàn)。

2.3 控制系統(tǒng)

在電爐煉鋼所產(chǎn)生的氣體中，電氣自動(dòng)化控制過程之所以能夠運(yùn)行，是因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)發(fā)揮著重要作用。主風(fēng)機(jī)是否能夠運(yùn)行，除塵器是否能夠徹底清理以及工作的效率，都是由控制系統(tǒng)整體把控的?？刂葡到y(tǒng)的主要工作方式是利用plc技術(shù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，做到數(shù)據(jù)的調(diào)試。經(jīng)過計(jì)算之后利用電壓頻率的改變，對主風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率進(jìn)行間接控制，因?yàn)闊焿m多為不規(guī)律，在進(jìn)行除塵的時(shí)候過程繁雜，所使用的電功率越大，主風(fēng)機(jī)的運(yùn)行就越快，從而輸送的速度就會增加，對除塵系統(tǒng)中的運(yùn)送也會加快，并且會讓灰塵的過濾總量得到整體提高。如果電爐煉鋼過程中產(chǎn)生的煙塵量少，控制系統(tǒng)就會將主風(fēng)機(jī)的運(yùn)作功率相應(yīng)的降低，從而達(dá)到煙氣除塵的輸送速率放慢的目的，不會讓電力無端消耗。

比如說，某工廠采用的除塵機(jī)是高壓變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，就會在管道進(jìn)口處進(jìn)行煙塵檢測，做到對煙塵排放和清潔工作的實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)將得到的數(shù)據(jù)傳送到PLC系統(tǒng)中，利用頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)將變頻器的頻率調(diào)到40赫茲，同時(shí)要有一個(gè)閉合控制，保證煙塵濃度增加時(shí)功率可以隨之升高。當(dāng)煙塵濃度較低時(shí)，功率可以隨之降低，這個(gè)工廠才用的煙氣分析儀器，可以將測量到的濃度誤差降到最低，而煙氣的檢測溫度最高可以達(dá)到700度，安裝之后的環(huán)境溫度可以達(dá)到零下50度到零上80度，完全符合所需要的安裝條件。除此之外，要對煙塵氣進(jìn)行定期的管理，防止出現(xiàn)故障問題。除了進(jìn)行手動(dòng)控制和開環(huán)控制之外，煙塵儀器有故障時(shí)，電氣維護(hù)人員要對頻率進(jìn)行更改，要在不同的情況下對除塵工作進(jìn)行人工操作。

3 煙氣及有害氣體監(jiān)測控制系統(tǒng)自動(dòng)化改造

電爐煉鋼過程中產(chǎn)生的煙氣粉塵，要做到有序化的處理，所產(chǎn)生的氣體之中，有一部分很可能帶有毒性，為了防止人為操作時(shí)受到毒氣感染，就需要在電氣自動(dòng)化控制的所有設(shè)備之中進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。利用控制系統(tǒng)的自身特性對各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行控制，利用監(jiān)測到的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行設(shè)備參數(shù)的改變，保證有毒性的氣體可以準(zhǔn)確地進(jìn)行凈化，進(jìn)而通過主風(fēng)機(jī)的推動(dòng)，達(dá)到順利排放?？刂葡到y(tǒng)是整個(gè)過程中的核心，它的運(yùn)行是依靠各項(xiàng)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)調(diào)整，對主風(fēng)機(jī)、除塵系統(tǒng)和排放系統(tǒng)安裝監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)可以提供煙氣粉塵的濃度進(jìn)而做出數(shù)據(jù)整理，讓控制系統(tǒng)可以有效區(qū)分是否具有毒性。

由于現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)也在日益改善，通過對各項(xiàng)設(shè)備的自動(dòng)化改造，有毒氣體的監(jiān)測效果尤其良好，能夠讓排放出的氣體沒有毒性，不會對環(huán)境造成污染。這是整體工作的一大突破，不僅在氣體處理方面達(dá)到了高效率，也讓整個(gè)控制系統(tǒng)的工作降低了復(fù)雜性同時(shí)對有害氣體的判斷，可以利用激光性的儀器，在各項(xiàng)設(shè)備中進(jìn)行全方位的掃描檢測，超過一定濃度或者酸堿性的氣體被視為有害氣體，利用改造過后的設(shè)備技術(shù)進(jìn)行對應(yīng)方案的凈化，電爐煉鋼產(chǎn)生的有害氣體是可以通過自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行全方位控制的，因而不必對有害氣體的產(chǎn)生過多的憂慮，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是可以進(jìn)行徹底解決的。

除了在各個(gè)設(shè)備的恰當(dāng)位置安裝監(jiān)測器外，還要對設(shè)備的故障進(jìn)行定期的維修，電氣技術(shù)人員要調(diào)試設(shè)備，判斷潛在故障的存在，及時(shí)做出應(yīng)對措施，保證對有害氣體及煙氣的處理不會受到影響，將整個(gè)過程的處理做到和預(yù)期效果的相統(tǒng)一。

4 結(jié)語

在電爐煉鋼生產(chǎn)中采用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，對煙氣粉塵進(jìn)行排除和凈化，不僅可以降低生產(chǎn)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還能有效確保鋼鐵冶煉和生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，并減少對外界環(huán)境的污染。因此，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。