摘要：本文在分析電弧爐設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀和研究電弧爐除塵系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過******生產(chǎn)的Harsvert-A型高壓變頻器在某煉鋼廠除塵系統(tǒng)改造中的應(yīng)用實(shí)例，介紹了高壓變頻技術(shù)在煉鋼廠電弧爐除塵系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。實(shí)例證明，該變頻技術(shù)在節(jié)能降耗、提高自動(dòng)化控制水平方面具有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：高壓變頻技術(shù)；除塵風(fēng)機(jī)；節(jié)能

一、概述：

　　鋼鐵廠以其資源密集、能耗密集、生產(chǎn)規(guī)模大、物流吞吐量大等特點(diǎn)，長期以來一直被認(rèn)為是煙塵排放量大、廢棄物多、污染大的企業(yè)。而電弧爐煉鋼是一些鋼鐵廠造成煙塵污染的主要來源之一。
　　電弧爐（簡稱電爐）主要是通過用廢鋼、鐵合金和部分渣料進(jìn)行配料冶煉，根據(jù)不同的鋼種要求，可以接受高炭鉻鐵水和脫磷鐵水，然后熔制出碳鋼或不銹鋼鋼水供煉鑄用。電爐煉鋼時(shí)產(chǎn)生的有害物污染主要體現(xiàn)在電爐加料、冶煉、出鋼三個(gè)階段。電爐冶煉一般分為熔化期、氧化期和還原期，其中氧化期強(qiáng)化脫炭，由于吹氧或加礦石而產(chǎn)生大量赤褐色濃煙。在上述三個(gè)冶煉期中，氧化期產(chǎn)生的煙氣量，含塵濃度和煙氣溫度。因此，電爐除塵系統(tǒng)按照氧化期的煙塵排量進(jìn)行設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)風(fēng)量需求的基礎(chǔ)上增加1.1~1.3倍的安全閾度進(jìn)行除塵風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)。整個(gè)煉鋼過程中吹氧時(shí)期占30~35%，此時(shí)風(fēng)機(jī)處于較高負(fù)荷運(yùn)行，而其余時(shí)間則處于較低運(yùn)行工況。很顯然，除塵系統(tǒng)的利用率很低且系統(tǒng)效率差。
　　長期以來，不論電爐處于哪一個(gè)運(yùn)行階段，產(chǎn)生的粉塵大小均使除塵風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行，采用入口擋板開度調(diào)節(jié)，效率低、功率大、造成大量的電能浪費(fèi)。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭的不斷加劇，節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率成為企業(yè)發(fā)展提高競(jìng)爭力的有效手段之一。
　　而在九十年代開始廣泛應(yīng)用的高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)則正是適應(yīng)了市場(chǎng)的需求，在技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域上得到不斷的進(jìn)步和拓展?，F(xiàn)在，已廣泛應(yīng)用于電力、石油化工、礦山、冶金、給排水、機(jī)車牽引等領(lǐng)域。
　　大冶特鋼集團(tuán)某煉鋼廠正是在這種狀況下，對(duì)電爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行高壓變頻技術(shù)改造研究的。該電弧爐除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖一所示。電爐在冶煉過程中的粉塵主要通過爐頂煙道經(jīng)沉降室沉積，水冷壁冷卻后經(jīng)除塵系統(tǒng)過濾排放；同時(shí)利用集塵罩將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)車間的粉塵和廢氣及時(shí)排走，以免危及電爐周邊工作人員的安全、污染環(huán)境。除塵風(fēng)機(jī)是將煙氣吸收排放的主要設(shè)備。

二、系統(tǒng)技術(shù)方案研究：

　　大冶特鋼集團(tuán)某煉鋼廠#8電爐為擴(kuò)容的70t ABB交流電弧爐。除塵器系統(tǒng)采用TFMC布袋式除塵器，設(shè)計(jì)過濾面積11985m2，除塵風(fēng)量450000 m3／h。
　　#8電爐的煉鋼周期為70~85分鐘，其中裝料6~10%，送電熔化25~30%，吹氧30~35%，還原期15~20%，沖渣出鋼6~8%。在不同的生產(chǎn)工藝階段，電爐產(chǎn)生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中，主要是裝料時(shí)廢鋼及渣料產(chǎn)生的揚(yáng)塵，需要的除塵風(fēng)量不大，要求粉塵不擴(kuò)散，不污染電爐周邊工作環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)。送電過程中是原料送電拉弧加熱，引發(fā)可燃廢棄物燃燒產(chǎn)生廢氣。此時(shí)，電爐需要將爐料加熱至熔化狀態(tài)，要求煙塵能夠及時(shí)排出，又不能過多的帶走爐體熱量以保證煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵系統(tǒng)能夠及時(shí)迅速的將廢氣和粉塵排走，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，確保終點(diǎn)溫度。因此，對(duì)除塵系統(tǒng)要求較高。進(jìn)入還原期，吹氧告一段落，粉塵度再一次降低。在沖渣出鋼時(shí)，主要排放物是沖渣產(chǎn)生的水蒸汽和少量廢氣。
　　通過對(duì)冶煉工藝的分析：電爐在煉鋼過程的不同階段對(duì)除塵風(fēng)量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為，加料除塵為。鑒于電爐除塵系統(tǒng)中除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式和設(shè)備特點(diǎn)，對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的控制制定如下方案。

2．1 設(shè)備參數(shù)：
除塵風(fēng)機(jī)參數(shù)： 電動(dòng)機(jī)參數(shù)： 熱變電阻柜參數(shù)： 變頻器技術(shù)指標(biāo)：
型號(hào)：Y4-73 No31.5F 型號(hào)：Y6304-8 型號(hào)：HTR 5-2 型號(hào)：Harsvert-A06/220
流量：456200m3/h 額定電壓：6000V 額定電壓：6000V 輸入電壓：6000V
風(fēng)壓：352kPa 額定電流：185A 額定電流：200A 額定電流：220A
軸轉(zhuǎn)速：730r/min 額定轉(zhuǎn)速：741r/min 額定頻率：50Hz 額定頻率：50Hz
軸功率：1470kW 額定功率：1600kW 額定容量：2000kVA 輸出電壓：0~6000V
輸出頻率：0~50Hz
額定容量：2000kVA

2．2 系統(tǒng)電氣構(gòu)成
　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝情況，選用******生產(chǎn)的Harsvert-A型變頻器作為主件，該變頻調(diào)速系統(tǒng)具有諧波含量小，功率因數(shù)高、編程靈活、操作方便、模塊化結(jié)構(gòu)、故障率低、免維護(hù)、易維修等特點(diǎn)。
除塵風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)的主接線結(jié)構(gòu)圖如圖二所示。6kV電源通過母線段網(wǎng)側(cè)高壓開關(guān)DL接入系統(tǒng)，采用多重化移相干式隔離變壓器進(jìn)行電源側(cè)電氣隔離，以減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染；變壓器輸出經(jīng)功率柜逆變輸出后直接驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)除塵風(fēng)量的控制。為保證除塵風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了工／變頻兩套動(dòng)力系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)變頻運(yùn)行時(shí)，斷開隔離開關(guān)QS21、QS22；合隔離開關(guān)QS11、QS12。由變頻器啟停設(shè)備，實(shí)現(xiàn)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和風(fēng)量控制。當(dāng)變頻線路出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)切換至原工頻運(yùn)行方式；斷開隔離開關(guān)QS11、QS12；合隔離開關(guān)QS21、QS22。由原除塵系統(tǒng)通過熱變電阻柜啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，入口擋板控制風(fēng)量。

參考文獻(xiàn) :
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[3] 高壓變頻器應(yīng)用資料匯編．2004