西門子SIFUPIC F高壓控制柜在轉爐干法除塵中的應用

李希勝+楊建秋

摘要：本文論述了西門子SIFUPIC F高壓控制柜在唐山國豐鋼鐵120t轉爐靜電除塵中的應用。介紹了干法除塵的基本原理及在實際中的應用。利用轉爐的吹煉狀態，配合除塵風機及電場的振打系統，總結出了系統節電的控制方法，使用效果良好。

關鍵詞：西門子；高壓控制柜；120t轉爐；靜電除塵器；節電

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：B

1 概述

唐山國豐鋼鐵有限公司第一煉鋼廠，擁有80T轉爐3座， 120T轉爐2座，方坯連鑄機3臺，板坯連鑄機4臺，LF精煉爐5座（在建1座），RH精煉爐1座。年產鋼600萬噸的大型煉鋼廠。80t轉爐采用OG法除塵，120t轉爐采用干法除塵，其靜電除塵器的高壓控制由西門子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轉爐除塵中應用及節電優化控制。

2 轉爐干法靜電除塵工藝原理介紹

LT 法 回 收工藝是由德國魯奇（Lurgi）、 蒂森（Thyssen）二家公司在上一世紀60年代末聯合開發的一種技術。相對于OG法除塵，干法除塵有著能耗低，利于環境治理，提高過程煤氣回收，以及廢棄物利于收集利用等優點。

轉爐干法除塵系統的主要設備有：活動煙罩，汽化冷卻煙道，蒸發冷卻器，靜電除塵器，除塵風機，煤氣冷卻器，廢氣放散燃燒等系統組成。除塵設備主要包括蒸發冷卻器和靜電除塵器。轉爐產生的灰塵，有少部分大顆粒灰塵由蒸發冷卻器收集，蒸發冷卻器的作用是收集煙塵中的粗顆粒和冷卻煙氣的作用，而大部分的細灰由靜電除塵器收集。靜電除塵器內部有四個電場，集塵電極（陽極）通過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）與高壓供電系統連接。要利用靜電使粉塵分離須具備兩個基本條件，一是存在使粉塵荷電的電場；二是存在使荷電粉塵顆粒分離的電場。一般的靜電除塵器采用荷電電場和分離電場合一的方法，在電場作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動。在干式靜電除塵器中，主要設備是高壓變壓/整流控制裝置，它的運行正常是靜電除塵器除塵效果的關鍵。在保證充足的除塵器電流的情況下，盡量提高除塵器電壓，以便產生足夠多的電荷載流子。

3 西門子SIFUPIC F高壓控制柜控制原理及設備參數

3.1 靜電除塵電氣原理，除塵控制器根據所測初級電流、除塵器電壓、除塵器電流，以及閃絡、電火花、短路等現象，通過調整兩個可控硅整流器的導通角（0°—180°）來調整除塵功率。高壓控制柜內的控制器與PLC的通訊采用profibus網絡，而控制柜與變壓器的連接是用光纖進行數據采集。通過plc對控制柜的運行進行監控，包括電壓，電流，閃絡次數等等，并對電場的運行進行操作。在現場可以通過控制的面板進行操作啟動與停止，并可以在面板上對電場的運行情況進行監控。

3.2設備參數：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，環境溫度0℃ to 40℃，不允許在陽光下暴曬，存儲和運輸溫度要求-30℃ to +70℃。防護等級DIN 40050-IP20/Option IP22，濕度等級DIN 40040， Type F，環境條件DIN VDE 0110， 最大污染程度2級， 無冷凝。

4 電場PLC控制原理及節電技術應用

4.1電場的現場控制。電場的高壓控制柜是通過plc控制的，通過profibus網絡與plc主機通訊。實現從畫面的監控和控制。操作監控畫面通過環網（以太網）與現場的plc連接，plc通過profibus網絡與現場的高壓整流控制單元連接，來控制電場的啟停，及電場高壓模式和低壓模式的運行控制。并配合ID除塵風機的轉速控制（流量的PID調節），電場的振打控制，保障除塵效果的前提下，降低除塵用電消耗。

靜電除塵器內的振打系統優化，振打系統分為陽極振打、陰極振打和出入口分布板振打。在轉爐生產的過程中，除塵器的陽極板、陰極線、出入口分布板吸附了大量的有轉爐吹煉產生的粉塵，為了確保吸附的大量粉塵能夠及時的從極板和極線上脫落，不影響轉爐煙氣順暢的通過除塵器，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。通過設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重而影響電場電壓的伸高，并避免二次揚塵產生的環境污染，保證除塵器在轉爐吹煉過程中的除塵器效果。由于除塵器的主要除塵區域為A、B電場，因此A、B電場的陽極和陰極振打均為雙側振打；而C電場的粉塵相對A、B電場的要少，因此C電場的陽極振打為雙側振打，而陰極振打為單側振打；D電場在生產過程起到安全保護的作用，通過D電場的煙氣含塵量極低，極限和極板的掛灰基本沒有，因此，D電場的陰、陽極振打均為單側振打。由于各個電場的氣流含塵量不相同，因此每個電場的陰極、陽極振打的周期也不相同，必須設定合理的振打周朝，確保除塵器的除塵效果，降低二次揚塵。

轉爐除塵ID風機的控制優化，配合各吹煉階段的高壓、低壓模式，保障節電的同時達到良好的除塵效果。風機轉速按照各個階段進行流量PID控制。電機的額定功率880kW，轉速是2050r/min。優化后的控制模式為，利用轉爐的各吹煉階段進行調速。按照實際的除塵效果，調整各階段的速度。達到保證除塵效果的前提下，將耗電量降到最低。即：在除塵電場低壓模式的時候，最大限度的降低風機轉速，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爐的吹氧量，來計算煙氣的流量設定值，對風機轉速進行調節，組成微差壓為內環控制，流量為外環控制的串級調節系統。

結語

干法除塵系統從07年投產以來，除塵效果良好，達到環保要求，于2012年實施了電場按階段節電控制，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。

參考文獻

[1]柴瑞娟，陳海霞.西門子PLC編程技術及相關應用[M].北京：機械工業出版社，2006.