电气自动化控制技术在电炉炼钢烟气除尘中的应用

2020-12-31宫慧仲

中国金属通报 2020年8期

宫慧仲

（承德钢铁集团有限公司，河北承德 067000）

由于电炉炼钢生产所产生的大量烟尘对周边居民生活及生态环境造成了一定的环境污染，因此急需对电炉炼钢所排放的烟尘进行无害化处理，在这一背景下，炼钢生产烟气除尘电气自动化技术应运而生。发展电炉炼钢烟气除尘自动化控制，一方面是与钢铁行业推进供给侧结构性改革、全面取缔“地条钢”有关；另一方面随着我国钢铁蓄积量的增加、废钢资源逐步增加，加之全社会对绿色低碳可持续发展的要求日益迫切，发展能耗低、排放少的电炉短流程炼钢工艺开始成为关注焦点，并呈迅速发展之势。因此掌握电气自动化控制技术在电炉炼钢烟气除尘中的应用至关重要。

1 烟气除尘自动化控制内容

烟气除尘自动化控制有三个步骤：首先是过滤，就是将在炼铁时的空气中的灰尘过滤出来；然后是排灰，将过滤出来的灰尘进行排出；最后是清灰，将除尘器表面和作业中的灰尘清理掉。烟气除尘自动化设备能够正常工作主要因主风机产生负压，将粉尘吸入，设备中一个滤沙装置可过滤粉尘，在螺旋输送机的运行下将粉尘收集到清理管道。

烟气除尘自动化控制设备中清灰系统是一个重要环节，与其他普通除尘系统有所差异，炼铁除尘系统主要由脉冲电阀、导气管、空气降压机组成。除尘过程中形成一股气流，可以有效将除尘布袋上的粉尘进行喷吹，让灰尘粉末能够进入到系统之中，进一步的完善过滤效果，可以很好的将所有灰尘进行过滤。而所用的电炉一般情况下的熔化温度是在1250-1500℃，产生的硫化物、锰、氧化铁以及一氧化碳等多种化学物质组成了烟气，它的浓度范围在10g/m3，可以晕染的的黑色程度在3-5级，扬起的粉尘浓度在70-80%，分布状态小于15微米。进行处理过后的烟气，它晕染的黑色程度要小于一级，粉尘的分布状态要小于50mg/m3，在工作岗位的粉尘不可以超过10mg/m3。

2 电气自动化控制技术在电炉炼钢生产烟气除尘中的应用

2.1 主风机

对于炼钢生产烟气除尘的每一个步骤，使用了先进的电气自动化控制技术，除尘设备能够正常运行依靠的是主风机的运转。它是将生产车间内空气中的烟气粉尘进行收集，确保炼钢烟气除尘系统的主风机始终可以控制其净化中间部位的烟气粉尘。设备的电力转化成为风力主要是依靠电能的作用，螺旋桨就会随之旋转，进而带动电炉产生的烟气粉尘，进入到除尘系统中，从而让粉尘达到净化的目的。具有很大转动力的主风机起到了很重要的作用，如果没有主风机的运行，在所有设备进行工作时，所产生的各种烟气和灰尘就无法得到聚合，从而后续的烟灰粉尘的处理就不会很顺利。

图1 炼钢生产烟气除尘设备内部结构

为了能够让灰尘更方便地得到聚拢，烟气除尘设备的主风机通常为管道式，设备所收集到的烟尘在管道内形成一个聚拢的状态，当管道内的灰尘进入到净化系统时烟气得到有效净化，在主风机的推动作用下，将净化后的废气推向大气之中。而其他的废弃堆积之后，也会经过螺旋桨的传送进行二次包装及排放。使用的主风机和烟尘输送之间的功率是息息相关的，一般情况下，只要主风机的功率增大，输送烟尘的速率以及总量也会不断增加，从而将电炉炼钢中产生的废气做到控制化处理的效率也会提高。然而，这需要对电能进行大幅度的消耗，可能会超出预支成本，所以不可以对电机的功率进行盲目的更改，要对使用的设备进行充分了解后，做到功率匹配，作业协调。

2.2 净化系统

在电炉炼钢生产过程中烟尘净化系统的工作原理是利用主风机的推动力将烟气粉尘传输到除尘系统的整个过程，净化系统将所收集到的烟尘进行统一净化处理。因为电炉炼钢中产生的粉尘可能会有一部分是带有毒性的，将它和煤尘混在一起需要确保安全性，因而采用半封闭的方式对烟尘进行隔离收集，最后借助电力的推动，让主风机的管道运走气体进入除尘器之中。除尘器和滤网都具有不同的规格，通过筛选之后，不同的粉尘颗粒就会进入不同规格的滤网之中，并在收集粉尘袋中作出整体处理，全部运用管道的输送对灰尘进行包装和排放。在过滤粉尘的过滤网之中，它会将带有毒性的气体主动进行吸收，从而让主风机输送的气体是清洁的，可以通过烟囱排放到大气当中。在整个电气自动控制技术的过程中，布袋除尘系统是最重要的一部分，只要其中的任何一个部件发生错误，就会让电路炼钢所使用的除尘系统产生问题，使得除尘后的气体不够合格。因而才需要将除尘布袋进行定期的更换，防止处理的气体无法做到合格，清理不够到位的问题出现。

2.3 控制系统

在电炉炼钢所产生的气体中，电气自动化控制过程之所以能够运行，是因为控制系统发挥着重要作用。主风机是否能够运行，除尘器是否能够彻底清理以及工作的效率，都是由控制系统整体把控的。控制系统的主要工作方式是利用plc技术采集的数据进行汇总，做到数据的调试。经过计算之后利用电压频率的改变，对主风机的运行功率进行间接控制，因为烟尘多为不规律，在进行除尘的时候过程繁杂，所使用的电功率越大，主风机的运行就越快，从而输送的速度就会增加，对除尘系统中的运送也会加快，并且会让灰尘的过滤总量得到整体提高。如果电炉炼钢过程中产生的烟尘量少，控制系统就会将主风机的运作功率相应的降低，从而达到烟气除尘的输送速率放慢的目的，不会让电力无端消耗。

比如说，某工厂采用的除尘机是高压变频器进行驱动的，就会在管道进口处进行烟尘检测，做到对烟尘排放和清洁工作的实时监测，同时将得到的数据传送到PLC系统中，利用频率调节系统将变频器的频率调到40赫兹，同时要有一个闭合控制，保证烟尘浓度增加时功率可以随之升高。当烟尘浓度较低时，功率可以随之降低，这个工厂才用的烟气分析仪器，可以将测量到的浓度误差降到最低，而烟气的检测温度最高可以达到700度，安装之后的环境温度可以达到零下50度到零上80度，完全符合所需要的安装条件。除此之外，要对烟尘气进行定期的管理，防止出现故障问题。除了进行手动控制和开环控制之外，烟尘仪器有故障时，电气维护人员要对频率进行更改，要在不同的情况下对除尘工作进行人工操作。

3 烟气及有害气体监测控制系统自动化改造

电炉炼钢过程中产生的烟气粉尘，要做到有序化的处理，所产生的气体之中，有一部分很可能带有毒性，为了防止人为操作时受到毒气感染，就需要在电气自动化控制的所有设备之中进行实时的监测。利用控制系统的自身特性对各项设备进行控制，利用监测到的数据及时进行设备参数的改变，保证有毒性的气体可以准确地进行净化，进而通过主风机的推动，达到顺利排放。控制系统是整个过程中的核心，它的运行是依靠各项设备提供的数据做出相应调整，对主风机、除尘系统和排放系统安装监测设备，实时可以提供烟气粉尘的浓度进而做出数据整理，让控制系统可以有效区分是否具有毒性。

由于现代社会的不断发展，电气自动化控制技术也在日益改善，通过对各项设备的自动化改造，有毒气体的监测效果尤其良好，能够让排放出的气体没有毒性，不会对环境造成污染。这是整体工作的一大突破，不仅在气体处理方面达到了高效率，也让整个控制系统的工作降低了复杂性同时对有害气体的判断，可以利用激光性的仪器，在各项设备中进行全方位的扫描检测，超过一定浓度或者酸碱性的气体被视为有害气体，利用改造过后的设备技术进行对应方案的净化，电炉炼钢产生的有害气体是可以通过自动化技术进行全方位控制的，因而不必对有害气体的产生过多的忧虑，电气自动化控制技术是可以进行彻底解决的。

除了在各个设备的恰当位置安装监测器外，还要对设备的故障进行定期的维修，电气技术人员要调试设备，判断潜在故障的存在，及时做出应对措施，保证对有害气体及烟气的处理不会受到影响，将整个过程的处理做到和预期效果的相统一。