電氣自動化控制技術在電爐煉鋼煙氣除塵中的應用

宮慧仲

（承德鋼鐵集團有限公司，河北 承德 067000）

由于電爐煉鋼生產所產生的大量煙塵對周邊居民生活及生態環境造成了一定的環境污染，因此急需對電爐煉鋼所排放的煙塵進行無害化處理，在這一背景下，煉鋼生產煙氣除塵電氣自動化技術應運而生。發展電爐煉鋼煙氣除塵自動化控制，一方面是與鋼鐵行業推進供給側結構性改革、全面取締“地條鋼”有關；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發展的要求日益迫切，發展能耗低、排放少的電爐短流程煉鋼工藝開始成為關注焦點，并呈迅速發展之勢。因此掌握電氣自動化控制技術在電爐煉鋼煙氣除塵中的應用至關重要。

1 煙氣除塵自動化控制內容

煙氣除塵自動化控制有三個步驟：首先是過濾，就是將在煉鐵時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行排出；最后是清灰，將除塵器表面和作業中的灰塵清理掉。煙氣除塵自動化設備能夠正常工作主要因主風機產生負壓，將粉塵吸入，設備中一個濾沙裝置可過濾粉塵，在螺旋輸送機的運行下將粉塵收集到清理管道。

煙氣除塵自動化控制設備中清灰系統是一個重要環節，與其他普通除塵系統有所差異，煉鐵除塵系統主要由脈沖電閥、導氣管、空氣降壓機組成。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行噴吹，讓灰塵粉末能夠進入到系統之中，進一步的完善過濾效果，可以很好的將所有灰塵進行過濾。而所用的電爐一般情況下的熔化溫度是在1250-1500℃，產生的硫化物、錳、氧化鐵以及一氧化碳等多種化學物質組成了煙氣，它的濃度范圍在10g/m3，可以暈染的的黑色程度在3-5級，揚起的粉塵濃度在70-80%，分布狀態小于15微米。進行處理過后的煙氣，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 電氣自動化控制技術在電爐煉鋼生產煙氣除塵中的應用

2.1 主風機

對于煉鋼生產煙氣除塵的每一個步驟，使用了先進的電氣自動化控制技術，除塵設備能夠正常運行依靠的是主風機的運轉。它是將生產車間內空氣中的煙氣粉塵進行收集，確保煉鋼煙氣除塵系統的主風機始終可以控制其凈化中間部位的煙氣粉塵。設備的電力轉化成為風力主要是依靠電能的作用，螺旋槳就會隨之旋轉，進而帶動電爐產生的煙氣粉塵，進入到除塵系統中，從而讓粉塵達到凈化的目的。具有很大轉動力的主風機起到了很重要的作用，如果沒有主風機的運行，在所有設備進行工作時，所產生的各種煙氣和灰塵就無法得到聚合，從而后續的煙灰粉塵的處理就不會很順利。

圖1 煉鋼生產煙氣除塵設備內部結構

為了能夠讓灰塵更方便地得到聚攏，煙氣除塵設備的主風機通常為管道式，設備所收集到的煙塵在管道內形成一個聚攏的狀態，當管道內的灰塵進入到凈化系統時煙氣得到有效凈化，在主風機的推動作用下，將凈化后的廢氣推向大氣之中。而其他的廢棄堆積之后，也會經過螺旋槳的傳送進行二次包裝及排放。使用的主風機和煙塵輸送之間的功率是息息相關的，一般情況下，只要主風機的功率增大，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，這需要對電能進行大幅度的消耗，可能會超出預支成本，所以不可以對電機的功率進行盲目的更改，要對使用的設備進行充分了解后，做到功率匹配，作業協調。

2.2 凈化系統

在電爐煉鋼生產過程中煙塵凈化系統的工作原理是利用主風機的推動力將煙氣粉塵傳輸到除塵系統的整個過程，凈化系統將所收集到的煙塵進行統一凈化處理。因為電爐煉鋼中產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行隔離收集，最后借助電力的推動，讓主風機的管道運走氣體進入除塵器之中。除塵器和濾網都具有不同的規格，通過篩選之后，不同的粉塵顆粒就會進入不同規格的濾網之中，并在收集粉塵袋中作出整體處理，全部運用管道的輸送對灰塵進行包裝和排放。在過濾粉塵的過濾網之中，它會將帶有毒性的氣體主動進行吸收，從而讓主風機輸送的氣體是清潔的，可以通過煙囪排放到大氣當中。在整個電氣自動控制技術的過程中，布袋除塵系統是最重要的一部分，只要其中的任何一個部件發生錯誤，就會讓電路煉鋼所使用的除塵系統產生問題，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。

2.3 控制系統

在電爐煉鋼所產生的氣體中，電氣自動化控制過程之所以能夠運行，是因為控制系統發揮著重要作用。主風機是否能夠運行，除塵器是否能夠徹底清理以及工作的效率，都是由控制系統整體把控的。控制系統的主要工作方式是利用plc技術采集的數據進行匯總，做到數據的調試。經過計算之后利用電壓頻率的改變，對主風機的運行功率進行間接控制，因為煙塵多為不規律，在進行除塵的時候過程繁雜，所使用的電功率越大，主風機的運行就越快，從而輸送的速度就會增加，對除塵系統中的運送也會加快，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生的煙塵量少，控制系統就會將主風機的運作功率相應的降低，從而達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是高壓變頻器進行驅動的，就會在管道進口處進行煙塵檢測，做到對煙塵排放和清潔工作的實時監測，同時將得到的數據傳送到PLC系統中，利用頻率調節系統將變頻器的頻率調到40赫茲，同時要有一個閉合控制，保證煙塵濃度增加時功率可以隨之升高。當煙塵濃度較低時，功率可以隨之降低，這個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到700度，安裝之后的環境溫度可以達到零下50度到零上80度，完全符合所需要的安裝條件。除此之外，要對煙塵氣進行定期的管理，防止出現故障問題。除了進行手動控制和開環控制之外，煙塵儀器有故障時，電氣維護人員要對頻率進行更改，要在不同的情況下對除塵工作進行人工操作。

3 煙氣及有害氣體監測控制系統自動化改造

電爐煉鋼過程中產生的煙氣粉塵，要做到有序化的處理，所產生的氣體之中，有一部分很可能帶有毒性，為了防止人為操作時受到毒氣感染，就需要在電氣自動化控制的所有設備之中進行實時的監測。利用控制系統的自身特性對各項設備進行控制，利用監測到的數據及時進行設備參數的改變，保證有毒性的氣體可以準確地進行凈化，進而通過主風機的推動，達到順利排放。控制系統是整個過程中的核心，它的運行是依靠各項設備提供的數據做出相應調整，對主風機、除塵系統和排放系統安裝監測設備，實時可以提供煙氣粉塵的濃度進而做出數據整理，讓控制系統可以有效區分是否具有毒性。

由于現代社會的不斷發展，電氣自動化控制技術也在日益改善，通過對各項設備的自動化改造，有毒氣體的監測效果尤其良好，能夠讓排放出的氣體沒有毒性，不會對環境造成污染。這是整體工作的一大突破，不僅在氣體處理方面達到了高效率，也讓整個控制系統的工作降低了復雜性同時對有害氣體的判斷，可以利用激光性的儀器，在各項設備中進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，利用改造過后的設備技術進行對應方案的凈化，電爐煉鋼產生的有害氣體是可以通過自動化技術進行全方位控制的，因而不必對有害氣體的產生過多的憂慮，電氣自動化控制技術是可以進行徹底解決的。

除了在各個設備的恰當位置安裝監測器外，還要對設備的故障進行定期的維修，電氣技術人員要調試設備，判斷潛在故障的存在，及時做出應對措施，保證對有害氣體及煙氣的處理不會受到影響，將整個過程的處理做到和預期效果的相統一。

4 結語

在電爐煉鋼生產中采用電氣自動化控制技術，對煙氣粉塵進行排除和凈化，不僅可以降低生產作業人員的勞動強度，還能有效確保鋼鐵冶煉和生產的質量和效率，并減少對外界環境的污染。因此，電氣自動化控制技術在電爐煉鋼生產煙氣除塵中的應用具有重要的現實意義。