钢铁转炉除尘风机变频节能改造

目前转炉炼钢在 当代炼钢生产 中依然占据主 导地位 ，转炉的节能减排就显得尤为重要 ，越来
越多的钢铁企业 以 “ 负能炼 钢” 为 目标进行节 能技术改造 。转炉 “ 负能炼 钢”指 的是转炉炼 钢工序消耗 的总能量小于 回收的总能量 ，即转炉 炼 钢工 序 能 耗 小 于零 。转 炉 实 现 “ 能 炼 钢 ” 负 是衡 量 一个 现代 化炼 钢 厂生产 技术 水平 的重 要标 志 ，也是节能降耗、降低生产成本 、提高企业竞 争力 的主要 技 术措施 。
Ｑｏｎ ；Ｐｏｎ ；Ｊｏ， ； ｃ ｚ ７ ｃ ｖ ｌ 式 中：Ｎ为风机轴功率 （Ｗ） Ｑ为风机进 Ｉ容 ｋ ； ： １
积流量 （ ／ ｎ＂ 为 风 机进 口压 力 （Ｐ ） ｍ ｍｉ） ；Ｐ ｋａ ； Ｊ ７ ｖ为风机 转速 （／ ｉ） ｒｍｎ 。
频率 ，控制电路本身能量消耗很小 ， 变频器可以 在全转速范围内保持较高效率运行 ； （ ）变频调速可 以实现 电机软启动 ，且在 ２ 很宽的转速范围内保持高功率因数运行；
ｓ ｖｎ ａｅ ｉ ｐ ｔ ０ ，ｗｈｃ ｒ ｖ ｄ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｙ ｔａ ｈ ｒｑ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒｉｎ ｉ ｈ ｅ ｕ ｔ ｇ ａ ｉｇ ｒｔ ｓ ｕ ｏ ４ ％ ｉｈ ｐ ｏ ｅ ｃ ｏｄ ｎ ｌ ｔ ｔｅ ｆ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅｓｏ ｎ ｔ ｅ ｄ ｄ ｓｉ ｈ ｅ ｎ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒ ｌ ｂ ｅ ｅ ｃ ａ ａｉｅ ｅ ｅ ｇ ａ ｉ ｇ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｎ ｏ ｓ ｍｐｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｃ ａ ｅｃ ｎ ｔ ｎ－ ｏ ｒ ｓ ｏｓ ｗｉ ｅ ｂ ｎ ｆ ｉｌｔ ｒ ｌ ｎ ｒ ｙｓ ｖｎ ｎ ｕ ｉ ｇ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ ｓ ｏ ｓａ ｔ ｌ ｉ Ｏｅ ｚ ｅ ｏ ｎ ｎｅ
３ ｒｉ ０ ｎ左右 。 ａ
为满 足除尘 风机 的转速调 节 ，将 液力偶 合 器
应用于风机的转速调节。通过调节液力偶合器工
作 腔 的油量 ，改变涡 轮力矩 和转速 ，实 现风机 转
２ 除 尘风机 的变频 调速 分析
由转炉炼钢 工艺可知 ，转炉是周期 性吹氧 的，为节能降耗 ，要求与转炉配套的转炉除尘风
２ １ 风 机性 能与转 速 的关 系 ．
旋转，耗能较高 ，效率较低 ，造成电能浪费，且 在低速段常常需要功率因数补偿装置 ； （ ）液力偶合器不能直接改善 电机启动性 ３ 能，启动电流达到额定 电流 的 ５ ７ ， 电动 — 倍 对 机和电网的冲击很大；
（ ）液力偶合器 出现故障 时不能切换 至工 ４
和 流量可 以通 过 进 口节 流调 节 、出 口节 流调 节 、
进气预旋调节、变转速调节等方法来实现 。进 口 节流和出口放风调节均会造成节流损失、风机效 率损失较大 ，进气预选调节 因结构、安装精度等
因素受到限制 ，而变转速调节不会引起附加损失 且功耗显著下降 ，变转速调节 比进出口调节节约 功 率约 ２ ％ ，节 能效益 明显 … 。 ８
频旁路运行 ，必须停机检修 ，对整个转炉炼钢效 率 造成 损失 。
比较液力偶合器调速方式 ，变频调速有其不 可替代 的优势 ： Ｊ
（ ）变频 调 速 通 过 电力 电 子 整 流 和 脉 宽 调 １ 制逆 变技术 （ ＷＭ） 改 变 电动 机 电枢 的 电压 和 Ｐ
由流体力学知识可知，风机轴功率、流量和 ‘ 力与 转速 的关 系可表 征为 ： 压
根据 电工 学知识 ，电动机转 速公式 为 ： ｎ＝６ｆ １ ｓ／ ０（ 一 ） Ｐ
（ ）速度调节精度高 ，且维护方便 。 ３ 液力偶合器和变频器的效率 一 转速曲线如图
１ 所示。可 以看出随着输 出转速的降低 ， 液力偶
式中Ｉ 为电动机转速（ ｒｎ 为 电动机输入频 ｎ ｒａ ） ／ｉ 率（ ｚ ； 为电动机转差率． 为电动机磁极对数。 Ｈ） ｓ ｐ 变频调速就是通过变频器改变电动机工作电
收稿 日期 ：０ １ ５— ｌ ２ １ 一ｏ ３ 吕晓鹏 （ ９ ４一 ） 高级工程师 ；１６ １ 陕西省西安市 。 １６ ， ７０ １
气 由转炉除尘风机将其排至烟囱燃烧放散或输送 到煤气 回收系统 中备用 ；出现褐色烟气时应立即
冶
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金
能
源
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渣 、升 温 、加 脱 氧剂和 合金化 操作 。
以顶吹转炉为例 ，开始时 ，转炉处于水平 ， 向内注入 １０ ￣ ３０Ｃ的液态 生铁 ；转动 转炉使其直
频调速调节风机性能 ，实现节能降耗。
立， 然后把氧气 喷枪从炉顶插入炉 内进行吹氧 （ 纯度大于 ９ ％ 的高压 氧气 流） ９ ；铁 、硅 、锰、 碳 、磷 、硫等元素氧化生成炉渣 ，炉 口出现 四氧 化三铁的褐色烟气时 ，表明钢已炼成 ，生成的烟
可知 ， 当所需流量小于额定流量时 ， 采用调速 的方法 ， 需供 给 的轴 功 率理 论 上 是按 照 转 速 比 所 的立方递减 。所以当风机流量需要调至额定流量 的 ８ ％时 ， ０ 通过 调节 电机 的转速 至额定转速 的 ８％便可实现， ０ 这时所需功率将仅为原来的５．％。 １ ２ ２２ 变频调速原理及优势 ．
根 据转 炉 除尘 风机 的实 际运行 工况 ，通 过变
１ 转炉炼钢工艺 炼钢的基本 任务是 脱碳 、脱磷、脱硫 、脱 氧 ，去除有害气体和非金属夹杂物 ，提高温度和 调整成分。归纳 为： “ 四脱” （ 碳、氧、磷 和 硫 ） 二去” （ 、“ 去气 和去 夹杂 ） “ 、 二调 整 ” （ 成 分 和温 度 ） 。采 用 的 主 要 技 术 手 段 为 供 氧 、造
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冶 金
能
源
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Ｊｎ ２ １ ａ．０２
Ｅ ＲＧＹ Ｆ 工ＵＲｅ Ｃ ＮＤＵ ＮＥ ＯＲ ＭＥＩ － ＡＩ Ｉ ＡＬ Ｉ Ｓｒ ＲＹ
钢 铁 转 炉 除尘 风 机 变 频 节 能 改造
吕晓鹏 李雪锋 李文新２ 刘元 浩 孟海库
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（．西安 陕鼓 动力股 份有 限公 司 ，２ １ ．安 阳新普钢 铁有 限公 司 ）
摘 要 针对钢 厂转 炉除尘风机 实际运 行工况 ，分析 了变频调 速与风 机性 能 的关 系 ，并验证
了变频调速 的节 能效 果 ， 节能率达 ４％ 以上，实现 了节 能降耗 ，提高 了经济效 益 ， 有很好 ０ 具
的应用推 广价值。 关键 词 ． 除尘风机 变频 节能率 调速 ‘
Ｅｎ ｒ ｙ ｅ ｇ ａ ｉ ｙ ｆ ｅ ｕｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｉ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｓ ｉ ｏ ｐｒ ｓ ｏ ｓ ｉ ｔｅ ａ ｔ ｎ ｄ ｄｕ ｔｎｇ ｃ ｍ ｅ ｓ ｒ ｎ ｓｅ ｌｐｌ ｎ
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落
源的频率来调节电动机的转速 ，从而改变风机的 转 速 ，实现对 风机 不 同工 况 的调节 。变频器 由整
流、滤波、逆变及控制 回路等部分组成。交流电
源经由整流、滤波后变成直流电源 ，控制 回路有
规则地控制逆变器的导通和截止 ，使之向异步电
图 １ 效 率 一转速 曲线
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速的无极调节。然而在实际运行中，液力偶合器 存在以下问题 ：
（ ）液力偶 合器 的转速 比在 ０４—０９之 １ ． ． 机在整个炼钢周期 内风压和风量也要相应的调 间 ， 转速比越小，调速效率越低。当转速比小于 节 。吹氧炼 钢时 产生 大量 的烟气 ，除尘风 机的风 ０４时 ，工作腔内油量减少 ， ． 气体量较大 ，工作 压和风量应相应调大 ；不吹氧时烟气较少 ，除尘 油升 温很快 ，容易 出现转 速不稳 定工 况 ； 风机 的风 压和 风量应 相应调 小 。除尘风机 的压力 （ ） 风机 在 低 速 段 运 行 时 ， 电机 依 然 高 速 ２
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Ｊｎ ２ １ ａ．０２
Ｅ ＲＧＹ Ｆ ＴＡ Ｌ ＮＥ ＯＲ ＭＥ Ｌ ＵＲＧ ＣＡ ＮＤ Ｔ Ｙ Ｉ Ｌ Ｉ ＵＳ Ｒ
合器 的效率基本呈正 比降低 ， 而变频器在输 出转 速下降时效率仍能保持较高值 ； 当输 出转速降低 时， 液力偶合器的效率 比变频调 速的效率下 降快 得多， 因此变频调速 的低速特性 也 比液力偶合器 好。 ２ ３ 变频调速装置及控制原理 ． 针对转炉除尘风机的实际运行工况 ， 采用陕 鼓Ｈ Ｙ—Ｂ风机 变 频节 能装置 进行 调节。陕鼓 Ｈ Ｂ风机变频节 能装置 由变压柜、功率单元 Ｙ— 柜及控制柜三部分组成。高压交流调速控制系统 是整个系统 中的主要控制部分 ，该系统采用 了自 主研发的节能软件控制技术和 ＰＤ闭环控制，系 Ｉ