转炉一次除尘风机高压变频改造

前言众所周知，钢铁工业是我国国民经济的支柱产业，也是资源、能源、资金、技术和劳动力密集行业和污染排放大户。

近年来，我国钢铁工业通过结构调整和技术进步，在节能降耗、减少污染物排放方面取得了显著成效。

及微量其它成分高温气体。

炼钢厂转炉吹炼过程中，会产生大量含有CO、少量CO2在气体中央带着大量氧化铁、金属铁和其他颗粒细小的固体烟尘即炉口观察到得棕红色浓烟这股高温含尘气流冲出炉口进入眼罩与净化系统，在气体流出炉口进入烟罩的同时，或多或少地吸入部分空气使CO燃烧。

转炉烟气的特点是温度高、气体多、含尘量大，气体具有毒性与爆炸性，必须对转炉烟气进行净化处理。

转炉一次除尘就担任了此项任务。

除尘风机是除尘系统的关键设备，一旦除尘风机不能正常工作，不仅耽误生产、影响质量，还有可能对现场工作人员的人身安全造成威胁。

现在除尘风机大多数采用液力耦合器控制，由于采用液力耦合器存在调速范围有限、调速精度低、线性度差、漏油严重、环境污染大等缺点。

而通过使用变频器控制风机后，不仅能解决使用液力耦合器时带来的缺点，而且改善了工艺过程，根据工艺需求自动调节风量，同时提高了生产工艺自动化程度，实现除尘风机自动调节，精简了控制程序，使操作更加方便，提高了生产效率，从而达到了节能降耗的目的。

其综合效益是特别明显的。

目录1、课题提出的目的以及意义 (1)2、转炉一次除尘系统简介 (1)2.1转炉一次除尘系统的目的 (1)2.2工艺参数 (1)2.3转炉一次除尘工艺结构图 (2)2.4转炉一次除尘系统结构 (2)2.5转炉一次除尘工艺概述 (3)2.6转炉一次除尘工艺流程图 (3)3、一次除尘电动机及风机设备主要参数 (3)3.1电动机 (3)3.2除尘风机 (4)4、转炉除尘风机的工艺要求 (5)4.1转炉工作一个工艺周期的工艺流程图及分析 (5)5、风机的控制方式主要有二种 (5)5.1通过液力耦合器控制风机 (5)5.2通过变频器控制风机 (6)6、风机控制的具体实现 (9)6.1电机和风机监控主要数据表 (9)6.2除尘风机控制系统图 (9)6.3除尘风机控制系统的分析 (9)7、节能 (10)7.1节能原理 (10)7.2节能分析 (11)总结 (12)主要参考文献 (13)附图 (14)1 课题提出的目的以及意义目前，在转炉除尘风机运行上大多采用液力耦合器进行调速控制，它比直接调整风门前进了一步，提高了负载的功率因数，改善了电机的启动冲击，传递功率大，操作维修简单。

但其滑差功率损失较大，调速范围相对较窄，速度变化跟随慢，节能效果较差。

随着国家对环境保护的日益加强，企业挖潜增效的日益深入，生产现场需要调速范围宽，生产效率高，节能效果显著，并能在原有设备基础上，方便地改造电气装置，优化除尘风机的控制。

变频调速装置可以方便地实现上述除尘风机的控制要求，变频器具备软启动、软停止、频繁启动不会对设备及电网产生冲击，速度跟随快，节能显著的功能。

故当转炉在非吹炼期间风机没有除尘任务时，可以减速运行，并利用减速过程的惯性再用高压水对叶轮进行冲洗。

在实际的工艺控制过程中，可根据实时检测烟道烟尘浓度或氧枪工作信号与调速系统构成闭环控制方式，实现风机自动调速控制运行。

2 转炉一次除尘系统简介2.1转炉一次除尘系统的目的及微量其它成分高温气体。

在气体转炉吹炼过程中，会产生大量含有CO、少量CO2中央带着大量氧化铁、金属铁、其他颗粒细小的固体烟尘。

即炉口观察到得棕红色浓烟。

这股高温含尘气流冲出炉口进入眼罩与净化系统，在气体流出炉口进入烟罩的同时，或多或少地吸入部分空气使CO燃烧。

转炉烟气的特点是温度高、气体多、含尘量大、气体具有毒性与爆炸性。

所以必须对转炉烟气进行净化处理。

一次除尘就是将烟气冷却、净化、由引风机将其排至烟筒放散或输送到煤气回收站备用。

2.2工艺参数转炉公称容量50t转炉座数 2座 2吹2铁水装入量最大44t冶炼周期 30min 其中吹氧时间16～18min脱碳速度最大0.5%/min表1 脱碳速度表表2 原始炉气温度和成分表名称温度CO CO2N2O2前烧期1450℃60% 30% 9% 1.0%中烧期1550℃86% 10% 3.5% 0.5%后烧起1600℃65% 25% 9% 1.0%表3 烟气净化后成分表CO CO2N2O264.3% 15.4% 16.3% 0.4%2.3转炉一次除尘工艺结构图图1 除尘工艺结构图2.4转炉一次除尘工艺结构：一级溢流文氏管（一文）、二级文氏管（二文）、除尘鼓风机、煤气柜、放散烟筒等构成。

一级文氏管（一文）作用：主要起消火、粗净化和降温的作用；二级文氏管（二文）作用：起精细净化作用；煤气柜：主要储存回收后的煤气；放散烟筒：主要用于排放烟气。

2.5转炉一次除尘工艺概述转炉1500度的高温烟气经汽化冷却烟道冷却至800～1000度后，进入洗涤塔，其中设有一级溢流文氏管、二级文氏管、旋流脱水器等，使烟气在一级溢流文氏管经降温和粗除尘后，在脱水器（I）脱出污水，然后再二级文氏管中进一步净化，并经脱水器（II）脱水，进入鼓风机。

煤气经三通切换阀，水封逆止阀后进入煤气柜，供用户使用，不回收时烟气经三通切换阀和放散烟筒点燃放散。

一级文氏管除尘污水从脱水器（I）排入污水处理系统。

污水经粗粒分离池、辐射沉淀池澄清后，浊环水供二级文氏管喷淋，其排出的污水经水泵供给一文除尘用，实现串级供水。

经辐射沉淀池浓缩的泥浆送至中间罐，由泵打入板框压缩机进行脱水，脱水后含水率30%的泥饼通过汽车送往烧结厂利用。

条件允许时也可将辐射沉淀池的泥浆用泵直接送往烧结厂，经进一步浓缩后，供烧结厂混作原料配水使用。

2.6转炉一次除尘工艺流程图图2 除尘工艺流程图3 一次除尘电动机及风机设备主要参数3.1电动机：型号：YBKS560---2额定电压：10KV额定电流：110A功率：1250KW功率因数：0.89额定转速：2400r/min轴承报警温度和停机温度：80度、85度轴瓦报警温度和停机温度：75度、80度定子报警温度和停机温度：135度、140度3.2除尘风机除尘风机是除尘系统的关键设备，一旦除尘风机不能正常工作，不仅耽误生产、影响质量，还有可能对现场工作人员的人身安全造成威胁。

图3 除尘风机3.2.1风机各项参数型号：AII1300----1.124/0.787额定电压：10KV额定电流：107.5A进口流量：1300m /min出口压力：1.124×98KP轴承报警温度和停机温度：75度、80度轴瓦报警温度和停机温度：70度、75度3.2.2结构本产品结构：该风机为单级吸入、单极、双支承结构。

3.2.3工作原理离心鼓风机是把原动机（电动机）的机械能转变为气体压力能和速度能的一种机械。

气体经进气室均匀地进入叶轮，在叶轮片的作用下，随着叶轮高速旋转。

气体由于受到离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使气体通过叶轮后的压力和速度得到了提高。

由叶轮排出的高压、高速气体在流经扩压器后其流动速度逐渐减慢而压力进一步提高。

最后通过蜗壳将气体汇集起来（蜗壳也具有一定的减速扩压作用）。

由圆形出口排送到工艺流程中。

4 转炉除尘风机的工艺要求4.1转炉工作一个工艺周期的工艺流程图及分析在B点，工艺要求风机转速迅速升高，B→C点时间应为30s 。

在C点，风机达到高速运转，C→D的时间为12.5～14min ；在D点，工艺要求风速从高速降到中速；在E点，风速应从中速降到低速，B→C和D→E时间均应为30s ，这样就完成了一次炼钢周期。

从转炉工作情况看，转炉每个冶炼周期为30min左右，吹炼时间和装、出料的时间基本各占一半，风机在转炉吹炼时高速运行，在吹炼后期及补吹时中速运行，而在出钢和装料期间可将速度降低到额定转速的10%～15% ，低速运行，即可满足转炉冶炼工艺的除尘要求。

5 风机的控制方式主要有二种5.1 通过液力耦合器控制风机5.1.1液力耦合器的简要介绍（1）液力耦合器：液力耦合器是一种液力传动装置，又称液力联轴器。

（2）液力耦合器各项参数：型号：YOTGC450防爆调速型；输入转速：2900r/min；传递功率范围：900～1600kW；额定滑差率：1.5～3%；（3）基本结构：液力耦合器其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成。

（4）液力耦合器基本原理：电动机运行时带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转，在离心力的作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在受到液压油冲击力而旋转;冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘，然后又被泵轮再次甩向外缘。

液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。

液力耦合器中的循环液压油，在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，泵轮对其作功，其速度和动能逐渐增大;而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，液压油对涡轮作功，其速度和动能逐渐减小。

液压油循环流动的产生，是泵轮和涡轮之间存在着转速差，使两轮叶片外缘处产生压力差。

液力耦合器工作时，电动机的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。

液压油在循环流动的过程中，除受泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力。

根据作用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的扭矩应等于泵轮作用在液压油上的扭矩。

5.1.2采用液力耦合器控制风机存在的缺点（1）调速范围有限，约为50%～95%，转速不稳定，高速段减小了设备的出力能力，低速段影响节能效益的发挥；（2）调速越低时效率越低，低速时发热厉害；（3）调速精度低，线性度差，响应慢，不大适应自动控制要求；（4）电机虽然可以不带载启动，但仍然有5倍左右的冲击电流，影响电网稳定；（5）必须串入电机和机械负载的连接轴中，不适合于设备改造，液力耦合器故障时，没有工频旁路系统，负载机械将无法运转，必须停机检修；（6）漏油严重，对环境污染大，可靠性差，维修难度大，严重浪费人力及影响生产。

5.2通过变频器控制风机5.2.1通用变频器结构主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。

5.2.2通用变频器基本原理（1）主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。

电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。

它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

①整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。