摘要：針對高爐出鐵場除塵風機能耗高、自動化程度不足的問題，本方案提出變頻節(jié)能技改。通過自動降頻邏輯設計、除塵器程序優(yōu)化等措施，實現(xiàn)風機精準控能、穩(wěn)定運行。現(xiàn)場調研確定參數(shù)后，編制邏輯程序并調試，完成系統(tǒng)聯(lián)調測試。預計實施后，每座高爐月節(jié)電量可達33萬度，節(jié)約電費19.8萬元。此方案有助于降低生產成本、提升環(huán)保性能，推動鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展

關鍵詞：高爐除塵；節(jié)能技術；綠色發(fā)展

1  引言

高爐出鐵場作為鋼鐵冶煉過程中的關鍵環(huán)節(jié)，其除塵風機的運行狀況直接關系到生產環(huán)境的優(yōu)劣以及工人的健康安全。除塵風機不僅能夠有效清除爐前產生的煙塵和有害氣體，保證生產現(xiàn)場的清潔，還能為高爐的穩(wěn)定運行提供必要的通風條件。然而，傳統(tǒng)的除塵風機在運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)的運營成本，還對環(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和綠色生產理念的普及，對高爐出鐵場除塵風機進行變頻節(jié)能技改顯得尤為必要。通過采用變頻技術，可以根據實際生產需求對風機轉速進行精準調節(jié)，從而實現(xiàn)對風量的精確控制，減少不必要的能耗。此外，變頻技術還能優(yōu)化風機的運行曲線，提高運行效率，延長風機使用壽命，降低維護成本。因此，對高爐出鐵場除塵風機進行變頻節(jié)能技改具有重要的現(xiàn)實意義和經濟價值。它不僅有助于降低企業(yè)運營成本，提高經濟效益，還能推動鋼鐵行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，為構建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會做出貢獻。

2  高爐出鐵場除塵風機現(xiàn)狀分析

高爐出鐵場作為鋼鐵生產的核心區(qū)域，其除塵風機的運行狀態(tài)直接關聯(lián)到生產環(huán)境的清潔度和生產過程的穩(wěn)定性。目前，高爐出鐵場除塵風機在運行過程中雖然能夠基本滿足生產需求，但仍然存在一些問題和挑戰(zhàn)。除塵風機的能耗問題較為突出。傳統(tǒng)的除塵風機在運行時往往采用固定頻率，無法根據生產實際情況進行靈活調整，導致能耗較高，不符合當前節(jié)能減排的要求。這不僅增加了企業(yè)的運營成本，也對環(huán)境造成了一定的壓力。除塵風機的自動化程度有待提高。雖然部分高爐已經實現(xiàn)了除塵風機的自動降頻功能，但在實際運行過程中，仍存在一些信號不穩(wěn)定、響應不及時等問題，影響了自動降頻的準確性和可靠性。此外，不同高爐之間的除塵風機控制系統(tǒng)也存在差異，缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，給管理和維護帶來了一定的困難。針對以上問題，對除塵風機進行變頻節(jié)能技改顯得尤為重要。通過采用變頻技術，可以根據生產需求實時調整風機轉速和風量，實現(xiàn)能耗的精準控制。同時，加強除塵風機的自動化改造，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，也是當前亟待解決的問題。現(xiàn)場硬件改造也是提升除塵風機性能的關鍵環(huán)節(jié)。通過優(yōu)化液動閥的開關位置、增加擋風墻和改裝電動操作閥等措施，可以進一步提高除塵效果，降低能耗。高爐出鐵場除塵風機在能耗、自動化程度和硬件改造等方面仍有較大的提升空間。通過實施變頻節(jié)能技改和加強自動化改造等措施，可以有效提升除塵風機的性能，為高爐生產的穩(wěn)定、高效運行提供有力保障。

3  變頻節(jié)能技術原理及應用

3.1  方案目標

本方案宗旨是通過對除塵風機進行變頻節(jié)能技術改造，實現(xiàn)環(huán)保優(yōu)先、節(jié)能為輔的目標。通過優(yōu)化風機運行頻率，減少煙塵排放，同時降低能耗成本，提高經濟效益。

3.2  技術方案

自動降頻邏輯設計

為確保除塵風機在滿足環(huán)保要求的前提下實現(xiàn)節(jié)能運行，本方案采用自動降頻邏輯設計。通過采集爐前控制的11個液動閥開關位狀態(tài)，特別是保持連通閥的常開態(tài)，統(tǒng)計3個風口6個入口閥的開位數(shù)量。當開位數(shù)量低于4個時，根據預設的降頻規(guī)則（如關一個頂吸降X赫茲，關一個下吸降Y赫茲），從最高基頻（如45HZ）開始逐步降低風機運行頻率。同時，考慮到風壓風溫等實際運行條件，進行必要的偏差調整。

通信故障安全策略

由于出鐵除塵風管液動閥控制端位于高爐PLC（施耐德），而除塵器控制端為獨立的西門子PLC，兩類PLC之間通過網絡通信交換數(shù)據。為防止通信異常導致冒灰環(huán)保事故，本方案設定在通信故障時，風機計算得到的頻率數(shù)為上限值，確保風機在安全范圍內運行。

除塵器程序優(yōu)化

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

3.3  實施步驟

現(xiàn)場調研與參數(shù)確定進行現(xiàn)場實施，了解現(xiàn)有除塵系統(tǒng)的運行狀況及能耗情況。根據環(huán)保要求和實際運行條件，確定兩個鐵口4個風管閥全開時不溢塵的電機頻率數(shù)。同時，考慮夏季氣候特點，對頻率參數(shù)進行適當調整。邏輯程序編制與調試根據技術方案要求，編制自動降頻邏輯程序。選擇一座高爐進行調試試驗，驗證程序的正確性和有效性。根據調試結果，對程序進行必要的優(yōu)化和調整。系統(tǒng)聯(lián)調與測試在完成邏輯程序編制和調試后，對整個除塵系統(tǒng)進行聯(lián)調測試。確保各設備之間的通信正常，自動降頻邏輯能夠準確執(zhí)行。同時，觀察并記錄降頻后的能耗變化和除塵效果，評估技改效果。推廣與優(yōu)化根據試運行結果，對方案進行進一步優(yōu)化和完善。逐步將技改方案推廣至其他高爐，實現(xiàn)全廠范圍內的節(jié)能減排目標。

3.4  效益測算

根據現(xiàn)有數(shù)據，假設后期單鐵口需風時頻率降低至35HZ，風量保持不變，電流降低至約60A。按日低風時段8小時計算，每座高爐兩臺電機月節(jié)電量可達33萬度，折合月節(jié)約電費約19.8萬元。隨著技改方案的全面實施和推廣，預計可實現(xiàn)更顯著的節(jié)能減排效益。

3.5  總結

本除塵風機變頻節(jié)能技改方案設計以環(huán)保優(yōu)先、節(jié)能為輔為原則，通過自動降頻邏輯設計、除塵器程序優(yōu)化等措施，實現(xiàn)了除塵風機的節(jié)能運行和環(huán)保性能提升。實施該方案有助于降低生產成本、提高經濟效益，同時符合環(huán)保要求，推動企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。。

4  除塵風機變頻節(jié)能技改方案設計

4.1  技改內容與措施

自動降頻邏輯設計數(shù)據采集與監(jiān)控：通過PLC系統(tǒng)，實時采集爐前11個液動閥的開關位狀態(tài)，以及連通閥的狀態(tài)信息。降頻策略制定：根據采集到的液動閥開關數(shù)量，制定降頻策略。例如，當開位數(shù)量低于4個時，啟動降頻程序，每個頂吸或下吸閥關閉對應一定的降頻幅度。安全機制設計：在通信故障時，采取保守策略，將風機頻率設定為上限值，防止冒灰現(xiàn)象發(fā)生。除塵器程序優(yōu)化提升閥報警功能：對提升閥的開到位信號進行實時監(jiān)控，并通過文本報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行狀態(tài)和布袋差壓變化。實時趨勢分析：通過增加提升閥動作參考線，結合差壓變化，實時分析倉體運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題。硬件與軟件升級PLC系統(tǒng)升級：根據技改需求，對高爐PLC和除塵器PLC進行必要的軟硬件升級，確保數(shù)據通信的穩(wěn)定性和準確性。變頻器配置：選用高性能變頻器，支持自動降頻邏輯的實現(xiàn)，并確保在降頻過程中風量和負壓的穩(wěn)定。

4.2 實施步驟

現(xiàn)場調研與需求分析：對現(xiàn)場除塵系統(tǒng)進行詳細調研，了解現(xiàn)有設備的運行狀態(tài)和能耗情況，明確技改需求和目標。方案設計與評審：根據調研結果，制定詳細的技改方案，并進行內部評審和修改完善。軟硬件采購與安裝：按照方案要求，采購所需的硬件設備和軟件，并進行現(xiàn)場安裝和調試。系統(tǒng)聯(lián)調與測試：對改造后的除塵系統(tǒng)進行聯(lián)調測試，確保各項功能正常運行，滿足設計要求。試運行與效果評估：選擇一座高爐進行試運行，觀察并記錄降頻后的能耗變化和除塵效果，對技改效果進行評估。推廣與優(yōu)化：根據試運行結果，對方案進行進一步優(yōu)化和完善，并逐步推廣至其他高爐。

4.3  預期效益

通過實施本技改方案，預計可實現(xiàn)以下效益：降低除塵風機能耗成本，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。減少設備故障率，提高生產穩(wěn)定性和效率。

4.4  風險與應對措施

技術風險：在技改過程中可能出現(xiàn)技術難題或故障。應對措施包括加強技術培訓、提前制定應急預案等。操作風險：操作人員可能對新系統(tǒng)不熟悉，導致操作失誤。應對措施包括加強操作培訓、制定操作規(guī)范等。市場風險：設備采購和安裝可能受到市場波動的影響。應對措施包括提前進行市場調研、選擇可靠的供應商等。

5  技改實施效果評估

5.1  節(jié)能效果

技改實施后，通過對除塵風機運行頻率的自動調節(jié)，實現(xiàn)了顯著的節(jié)能效果。在日低風時段（除去清溝、修溝等工況），單鐵口需風時頻率降低至35HZ，風量保持在50萬，工頻端電流從原來的約110A降低至約60A。根據效益測算，每座高爐兩臺電機月節(jié)電量可達33萬度，折合月節(jié)約電費約19.8萬元。這一數(shù)據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機的運行頻率，有效減少了煙塵排放。在自動降頻邏輯設計中，我們特別考慮了通信故障時的安全策略，確保風機在通信異常時以保守頻率運行，防止了冒灰環(huán)保事故的發(fā)生。此外，通過對除塵器程序的優(yōu)化，我們提高了除塵效率，進一步改善了環(huán)保性能。

5.3  設備運行穩(wěn)定性

通過對除塵器控制程序的優(yōu)化，我們增加了提升閥動作參考線和換倉間隔等功能，使得設備運行狀態(tài)更加直觀，便于故障排查。這些措施提高了設備運行的穩(wěn)定性，減少了故障率，保障了生產的連續(xù)性。