高压变频技术在电弧炉除尘系统中的应用

摘要在分析电弧炉设备的运行现状和研究电弧炉除尘系统特点的基础上，通过采用高压变频器在炼钢厂除尘系统改造中的应用实例，介绍了高压变频技术在炼钢厂电弧炉除尘系统中实现节能降耗，提高自动化控制水平方面的应用效果。

关键字：高压变频技术，电弧炉，除尘风机，节能

1 概述

长期以来钢铁厂因其资源密集、能耗密集、生产规模大、物流吞吐量大等特点，被认为是烟尘排放量大、废弃物多、污染大的企业。而采用电弧炉炼钢是一些钢铁厂造成烟尘污染的主要来源之一。

电弧炉（简称电炉）主要是通过用废钢、铁合金和部分渣料进行配料冶炼，根据不同的钢种要求，可以接受高炭铬铁水和脱磷铁水，然后熔制出碳钢或不锈钢钢水供连铸用。电炉炼钢时产生的有害污染物主要是在电炉加料、冶炼、出钢三个阶段。电炉冶炼一般分为熔化期、氧化期和还原期，其中氧化期强化脱炭，由于吹氧或加矿石而产生大量赤褐色浓烟。在上述三个冶炼期中，氧化期产生的烟气量最大，含尘浓度和烟气温度最高。因此，电炉除尘系统是按照氧化期的最大烟尘排量进行设计的。电炉在冶炼过程中的粉尘主要通过炉顶烟道经沉降室沉积，水冷壁冷却后经除尘系统过滤排放；同时利用集尘罩将现场生产车间的粉尘和废气及时排走，以免污染环境和危及电炉周边工作人员的安全。因此，除尘风机是将烟气吸收排放的主要设备。一般情况下，在系统最大风量需求的基础上增加1.1耀1.3倍的安全裕度进行除尘风机选型设计。整个炼钢过程中吹氧时期占30%耀35%，此时风机处于较高负荷运行，而其余时间则处于较低运行工况。但不论电炉处于哪一个运行阶段，除尘风机均全速运行，采用调节入口挡板开度来清理产生的粉尘，效率低、功率大、造成大量的电能浪费。随着市场竞争的不断加剧，节能降耗、提高生产效率成为企业发展提高竞争力的有效手段之一。

在上世纪90年代开始使用的高压大功率变频调速技术则正是适应了市场的需求，在技术和应用领域上得到不断的进步和拓展，当时只是使用进口的高压变频器。进入21世纪，随着我国科学技术的发展，自主研发的高压变频技术已广泛应用于电力、石油化工、矿山、冶金、给排水、机车牵引等领域。

太钢不锈钢股份有限公司某炼钢厂正是在这种状况下，对电炉除尘系统进行了高压变频技术改造。

2 系统技术方案研究

太钢不锈钢股份有限公司某炼钢厂的电炉为交流电弧炉。除尘器系统采用布袋式除尘器，设计过滤面积5200m2，最大除尘风量280000m3辕h。

该电炉的炼钢周期为70耀80min，其中装料6%耀10%，送电熔化25%耀30%，吹氧30%耀35%，还原期15%耀20%，冲渣出钢6%耀8%。在不同的生产工艺阶段，电炉产生的烟气量和烟气温度不同，且差异较大。加料过程中，主要是装料时废钢及渣料产生的扬尘，需要的除尘风量不大，要求粉尘不扩散，不污染电炉周边工作环境为标准。送电过程中是原料送电拉弧加热，引发可燃废弃物燃烧产生废气。此时，电炉需要将炉料加热至熔化状态，要求烟尘能够及时排出，又不能过多的带走炉体热量以保证炼钢周期。而在吹氧期间，不仅要求除尘系统能够及时迅速的将废气和粉尘排走，又必须保证炉体有合适的吹炼温度，确保终点温度。因此，对除尘系统要求较高。进入还原期，吹氧告一段落，粉尘度再一次降低。在冲渣出钢时，主要排放物是冲渣产生的水蒸气和少量废气。

通过对冶炼工艺进行分析，电炉在炼钢过程的不同阶段对除尘风量的大小要求有明显的不同，以吹氧冶炼为最大，加料除尘为最低。鉴于电炉除尘系统中除尘风机的运行方式和设备特点，对除尘风机的控制系统制定了如下方案。