摘要：針對(duì)高爐出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)能耗高、自動(dòng)化程度不足的問題，本方案提出變頻節(jié)能技改。通過自動(dòng)降頻邏輯設(shè)計(jì)、除塵器程序優(yōu)化等措施，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)精準(zhǔn)控能、穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研確定參數(shù)后，編制邏輯程序并調(diào)試，完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測(cè)試。預(yù)計(jì)實(shí)施后，每座高爐月節(jié)電量可達(dá)33萬度，節(jié)約電費(fèi)19.8萬元。此方案有助于降低生產(chǎn)成本、提升環(huán)保性能，推動(dòng)鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展

關(guān)鍵詞：高爐除塵；節(jié)能技術(shù)；綠色發(fā)展

1  引言

高爐出鐵場(chǎng)作為鋼鐵冶煉過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)劣以及工人的健康安全。除塵風(fēng)機(jī)不僅能夠有效清除爐前產(chǎn)生的煙塵和有害氣體，保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的清潔，還能為高爐的穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的通風(fēng)條件。然而，傳統(tǒng)的除塵風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中往往存在能耗高、效率低等問題，這不僅增加了企業(yè)的運(yùn)營成本，還對(duì)環(huán)境造成了不必要的壓力。隨著節(jié)能減排政策的深入推進(jìn)和綠色生產(chǎn)理念的普及，對(duì)高爐出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能技改顯得尤為必要。通過采用變頻技術(shù)，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的精確控制，減少不必要的能耗。此外，變頻技術(shù)還能優(yōu)化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線，提高運(yùn)行效率，延長風(fēng)機(jī)使用壽命，降低維護(hù)成本。因此，對(duì)高爐出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能技改具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。它不僅有助于降低企業(yè)運(yùn)營成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，還能推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，為構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

2  高爐出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀分析

高爐出鐵場(chǎng)作為鋼鐵生產(chǎn)的核心區(qū)域，其除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)聯(lián)到生產(chǎn)環(huán)境的清潔度和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。目前，高爐出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中雖然能夠基本滿足生產(chǎn)需求，但仍然存在一些問題和挑戰(zhàn)。除塵風(fēng)機(jī)的能耗問題較為突出。傳統(tǒng)的除塵風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)往往采用固定頻率，無法根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整，導(dǎo)致能耗較高，不符合當(dāng)前節(jié)能減排的要求。這不僅增加了企業(yè)的運(yùn)營成本，也對(duì)環(huán)境造成了一定的壓力。除塵風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化程度有待提高。雖然部分高爐已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了除塵風(fēng)機(jī)的自動(dòng)降頻功能，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，仍存在一些信號(hào)不穩(wěn)定、響應(yīng)不及時(shí)等問題，影響了自動(dòng)降頻的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，不同高爐之間的除塵風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)也存在差異，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，給管理和維護(hù)帶來了一定的困難。針對(duì)以上問題，對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能技改顯得尤為重要。通過采用變頻技術(shù)，可以根據(jù)生產(chǎn)需求實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)能耗的精準(zhǔn)控制。同時(shí)，加強(qiáng)除塵風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化改造，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，也是當(dāng)前亟待解決的問題?，F(xiàn)場(chǎng)硬件改造也是提升除塵風(fēng)機(jī)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過優(yōu)化液動(dòng)閥的開關(guān)位置、增加擋風(fēng)墻和改裝電動(dòng)操作閥等措施，可以進(jìn)一步提高除塵效果，降低能耗。高爐出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)在能耗、自動(dòng)化程度和硬件改造等方面仍有較大的提升空間。通過實(shí)施變頻節(jié)能技改和加強(qiáng)自動(dòng)化改造等措施，可以有效提升除塵風(fēng)機(jī)的性能，為高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行提供有力保障。

3  變頻節(jié)能技術(shù)原理及應(yīng)用

3.1  方案目標(biāo)

本方案宗旨是通過對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)環(huán)保優(yōu)先、節(jié)能為輔的目標(biāo)。通過優(yōu)化風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，減少煙塵排放，同時(shí)降低能耗成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2  技術(shù)方案

自動(dòng)降頻邏輯設(shè)計(jì)

為確保除塵風(fēng)機(jī)在滿足環(huán)保要求的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，本方案采用自動(dòng)降頻邏輯設(shè)計(jì)。通過采集爐前控制的11個(gè)液動(dòng)閥開關(guān)位狀態(tài)，特別是保持連通閥的常開態(tài)，統(tǒng)計(jì)3個(gè)風(fēng)口6個(gè)入口閥的開位數(shù)量。當(dāng)開位數(shù)量低于4個(gè)時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的降頻規(guī)則（如關(guān)一個(gè)頂吸降X赫茲，關(guān)一個(gè)下吸降Y赫茲），從最高基頻（如45HZ）開始逐步降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率。同時(shí)，考慮到風(fēng)壓風(fēng)溫等實(shí)際運(yùn)行條件，進(jìn)行必要的偏差調(diào)整。

通信故障安全策略

由于出鐵除塵風(fēng)管液動(dòng)閥控制端位于高爐PLC（施耐德），而除塵器控制端為獨(dú)立的西門子PLC，兩類PLC之間通過網(wǎng)絡(luò)通信交換數(shù)據(jù)。為防止通信異常導(dǎo)致冒灰環(huán)保事故，本方案設(shè)定在通信故障時(shí)，風(fēng)機(jī)計(jì)算得到的頻率數(shù)為上限值，確保風(fēng)機(jī)在安全范圍內(nèi)運(yùn)行。

除塵器程序優(yōu)化

為保持除塵器完好的工作狀態(tài)，本方案對(duì)除塵器相關(guān)程序進(jìn)行了優(yōu)化。包括對(duì)所有提升閥的開到位信號(hào)做文本報(bào)警，便于故障排查；增添換倉間隔，通過差壓變化判斷倉體運(yùn)行情況；增加提升閥動(dòng)作參考線，直觀分析倉體運(yùn)行狀態(tài)。這些優(yōu)化措施有助于減少點(diǎn)檢工作量，提前發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題。

3.3  實(shí)施步驟

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與參數(shù)確定進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，了解現(xiàn)有除塵系統(tǒng)的運(yùn)行狀況及能耗情況。根據(jù)環(huán)保要求和實(shí)際運(yùn)行條件，確定兩個(gè)鐵口4個(gè)風(fēng)管閥全開時(shí)不溢塵的電機(jī)頻率數(shù)。同時(shí)，考慮夏季氣候特點(diǎn)，對(duì)頻率參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。邏輯程序編制與調(diào)試根據(jù)技術(shù)方案要求，編制自動(dòng)降頻邏輯程序。選擇一座高爐進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)，驗(yàn)證程序的正確性和有效性。根據(jù)調(diào)試結(jié)果，對(duì)程序進(jìn)行必要的優(yōu)化和調(diào)整。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與測(cè)試在完成邏輯程序編制和調(diào)試后，對(duì)整個(gè)除塵系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試。確保各設(shè)備之間的通信正常，自動(dòng)降頻邏輯能夠準(zhǔn)確執(zhí)行。同時(shí)，觀察并記錄降頻后的能耗變化和除塵效果，評(píng)估技改效果。推廣與優(yōu)化根據(jù)試運(yùn)行結(jié)果，對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和完善。逐步將技改方案推廣至其他高爐，實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)的節(jié)能減排目標(biāo)。

3.4  效益測(cè)算

根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，假設(shè)后期單鐵口需風(fēng)時(shí)頻率降低至35HZ，風(fēng)量保持不變，電流降低至約60A。按日低風(fēng)時(shí)段8小時(shí)計(jì)算，每座高爐兩臺(tái)電機(jī)月節(jié)電量可達(dá)33萬度，折合月節(jié)約電費(fèi)約19.8萬元。隨著技改方案的全面實(shí)施和推廣，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)更顯著的節(jié)能減排效益。

3.5  總結(jié)

本除塵風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技改方案設(shè)計(jì)以環(huán)保優(yōu)先、節(jié)能為輔為原則，通過自動(dòng)降頻邏輯設(shè)計(jì)、除塵器程序優(yōu)化等措施，實(shí)現(xiàn)了除塵風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行和環(huán)保性能提升。實(shí)施該方案有助于降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)符合環(huán)保要求，推動(dòng)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。。

4  除塵風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技改方案設(shè)計(jì)

4.1  技改內(nèi)容與措施

自動(dòng)降頻邏輯設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控：通過PLC系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集爐前11個(gè)液動(dòng)閥的開關(guān)位狀態(tài)，以及連通閥的狀態(tài)信息。降頻策略制定：根據(jù)采集到的液動(dòng)閥開關(guān)數(shù)量，制定降頻策略。例如，當(dāng)開位數(shù)量低于4個(gè)時(shí)，啟動(dòng)降頻程序，每個(gè)頂吸或下吸閥關(guān)閉對(duì)應(yīng)一定的降頻幅度。安全機(jī)制設(shè)計(jì)：在通信故障時(shí)，采取保守策略，將風(fēng)機(jī)頻率設(shè)定為上限值，防止冒灰現(xiàn)象發(fā)生。除塵器程序優(yōu)化提升閥報(bào)警功能：對(duì)提升閥的開到位信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過文本報(bào)警功能記錄異常情況，便于故障排查。換倉間隔優(yōu)化：在換倉過程中增加30秒的間隔，以便更好地觀察倉體運(yùn)行狀態(tài)和布袋差壓變化。實(shí)時(shí)趨勢(shì)分析：通過增加提升閥動(dòng)作參考線，結(jié)合差壓變化，實(shí)時(shí)分析倉體運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題。硬件與軟件升級(jí)PLC系統(tǒng)升級(jí)：根據(jù)技改需求，對(duì)高爐PLC和除塵器PLC進(jìn)行必要的軟硬件升級(jí)，確保數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。變頻器配置：選用高性能變頻器，支持自動(dòng)降頻邏輯的實(shí)現(xiàn)，并確保在降頻過程中風(fēng)量和負(fù)壓的穩(wěn)定。

4.2 實(shí)施步驟

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與需求分析：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，了解現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和能耗情況，明確技改需求和目標(biāo)。方案設(shè)計(jì)與評(píng)審：根據(jù)調(diào)研結(jié)果，制定詳細(xì)的技改方案，并進(jìn)行內(nèi)部評(píng)審和修改完善。軟硬件采購與安裝：按照方案要求，采購所需的硬件設(shè)備和軟件，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與測(cè)試：對(duì)改造后的除塵系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，確保各項(xiàng)功能正常運(yùn)行，滿足設(shè)計(jì)要求。試運(yùn)行與效果評(píng)估：選擇一座高爐進(jìn)行試運(yùn)行，觀察并記錄降頻后的能耗變化和除塵效果，對(duì)技改效果進(jìn)行評(píng)估。推廣與優(yōu)化：根據(jù)試運(yùn)行結(jié)果，對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和完善，并逐步推廣至其他高爐。

4.3  預(yù)期效益

通過實(shí)施本技改方案，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)以下效益：降低除塵風(fēng)機(jī)能耗成本，提高能源利用效率。改善除塵效果，減少煙塵排放，滿足環(huán)保要求。減少設(shè)備故障率，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性和效率。

4.4  風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)對(duì)措施

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：在技改過程中可能出現(xiàn)技術(shù)難題或故障。應(yīng)對(duì)措施包括加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)、提前制定應(yīng)急預(yù)案等。操作風(fēng)險(xiǎn)：操作人員可能對(duì)新系統(tǒng)不熟悉，導(dǎo)致操作失誤。應(yīng)對(duì)措施包括加強(qiáng)操作培訓(xùn)、制定操作規(guī)范等。市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)：設(shè)備采購和安裝可能受到市場(chǎng)波動(dòng)的影響。應(yīng)對(duì)措施包括提前進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研、選擇可靠的供應(yīng)商等。

5  技改實(shí)施效果評(píng)估

5.1  節(jié)能效果

技改實(shí)施后，通過對(duì)除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)能效果。在日低風(fēng)時(shí)段（除去清溝、修溝等工況），單鐵口需風(fēng)時(shí)頻率降低至35HZ，風(fēng)量保持在50萬，工頻端電流從原來的約110A降低至約60A。根據(jù)效益測(cè)算，每座高爐兩臺(tái)電機(jī)月節(jié)電量可達(dá)33萬度，折合月節(jié)約電費(fèi)約19.8萬元。這一數(shù)據(jù)充分證明了技改方案在節(jié)能方面的有效性。

5.2  環(huán)保性能提升

技改方案通過精確控制除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，有效減少了煙塵排放。在自動(dòng)降頻邏輯設(shè)計(jì)中，我們特別考慮了通信故障時(shí)的安全策略，確保風(fēng)機(jī)在通信異常時(shí)以保守頻率運(yùn)行，防止了冒灰環(huán)保事故的發(fā)生。此外，通過對(duì)除塵器程序的優(yōu)化，我們提高了除塵效率，進(jìn)一步改善了環(huán)保性能。

5.3  設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性

通過對(duì)除塵器控制程序的優(yōu)化，我們?cè)黾恿颂嵘y動(dòng)作參考線和換倉間隔等功能，使得設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更加直觀，便于故障排查。這些措施提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少了故障率，保障了生產(chǎn)的連續(xù)性。