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高压变频技术在电弧电暖器炉除尘系统中的应用上

本文在分析电弧炉设备的运行现状和研究电弧炉除尘系统特点的基础上，通过北京利德华福生产的Harsvert-A型高压变频器在某炼钢厂除尘系统改造中的应用实例，介绍了高压变频技术在炼钢厂电弧炉除尘系统中的实现。实例证明，该变频技术在节能降耗、提高自动化控制水平方面具有很好的应用前景。

一、概述

钢铁厂以其资源密集、能耗密集、生产规模大、物流吞吐量大等特点，长期以来一直被认为是烟尘排放量大、废弃物多、污染大的企业。而电弧炉炼钢是一些钢铁厂造成烟尘污染的主要来源之一。

电弧炉（简称电炉）主要是通过用废钢、铁合金和部分渣料进行配料冶炼，根据不同的钢种要求，可以接受高炭铬铁水和脱磷铁水，然后熔制出碳钢或不锈钢钢水供炼铸用。电炉炼钢时产生的有害物污染这样的办展思路挺不错主要体现在电炉加料、冶炼、出钢三个阶段。电炉冶炼一般分为熔化期、氧化期和还原期，其中氧化期强化脱炭，由于吹氧或加矿石而产生大量赤褐色浓烟。在上述三个冶炼期中，氧化期产生的烟鲜米机气量最大，含尘浓度和烟气温度最高。因此，电炉除尘系统按照氧化期的最大烟尘排量进行设计。在系统最大风量需求的基础上增加1.1~1.3倍的安全阈度进行除尘风机选型设计。整个炼钢过程中吹氧时期占30~35%，此时风机处于较高负荷运行，而其余时间则处于较低运行工况。很显然，除尘系统的利用率很低且系统效率差。

长期以来，不论电炉处于哪一个运行阶段，产生的粉尘大小均使除尘风机全速运行，采用入口挡板开度调节，效率低、功率大、造成大量的电能浪费。随着市场竞争的不断加剧，节能降耗、提高生产效率成为企业发展提高竞争力的有效手段之一。

而在九十年代开始广泛应用的高压大功率变频调速技术则正是适应了市场的需求，在技术和应用领域上得到不断的进步和拓展。现在，已广泛应用于电力、石油化工、矿山、冶金、给排水、机车牵引等领域。

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大冶特钢集团某炼钢厂正是在这种状况下，对电炉除尘系统进行高压变频技术改造研究的。该电弧炉除尘系统结构如下图1所示。电炉在冶炼过程中的粉尘主要通过炉顶烟道经沉降室沉积，水冷壁冷却后经除尘系统过滤排放；同时利用集尘罩将现场生产车间的粉尘和废气及时排走，以免危及电炉周边工作人员的安全、污染环境。除尘风机是将烟气吸收排放的主要设备。

二、系统技术方案研究

大冶特钢集团某炼钢厂#8电炉为扩容的70t ABB交流电弧炉。除尘器系统采用TFMC布袋式除尘器，设计过滤面积11985m2，最大除尘风量450000 m3／h。

#8电炉的炼钢周期为70~85分钟，其中装料6~10%，送电熔化25~30%，吹氧30~35%，还原期15~20%，冲渣出钢6~8%。在不同的生产工艺阶段，电炉产生的烟气量和烟气温度不同，且差异较大。加料过程中，主要是装料时废钢及渣料产生的扬尘，需要的除尘风量不大，要求粉尘不扩散，不污染电炉周边工作环境为标准。送电过程中是原料送电拉弧加热，引发可燃废弃物燃烧产生废气。此时，电炉需要将炉料加热至熔化状态，要求烟尘能够及时排出，又不能过多的带走炉体热量以保证炼钢周期。而在吹氧期间，不仅要求除尘系统能够及时迅速的将废气和粉尘排走，又必须保证炉体有合适的吹炼温度，确保终点温度。因此，对除尘系统要求较高。进入还原期，吹氧告一段落，粉尘度再一次降低。在冲渣出钢时，主要排放物是冲渣产生的水蒸汽和少量废气。

通过对冶炼工艺的分析缸径相等：电炉在炼钢过程的不同阶段对除尘风量的大小有明显的不同，以吹氧冶炼超级电容为最大，加料除尘为最低。鉴于电炉除尘系统中除尘风机的运行方式和设备特点，对除尘风机的控制制定如下方案。

2.1 设备参数

2.2 系统电气构成

根据现场生产工艺情况，选用利德华福生产的Harsvert-A型变频器作为主件，该变频调速系统具有谐波含量小，功率因数高、编程灵活、操作方便、模块化结构、故障率低、免维护、易维修等特点。

除尘风机电气系统的主接线结构图如图2所示。6kV电源通过母线段侧高压开关DL接入系统，采用多重化移相干式隔离变压器进行电源侧电气隔离，以减小对电的谐波污染；变压器输出经功率柜逆变输出后直接驱动三相异步电动机，实现除尘风量的控制。为保证除尘风机安全可靠运行，系统设计了工／变频两套动力系统。当系统变频运行时，断开隔离开关QS21、QS22；合隔离开关QS11、QS12。由变频器启停设备，实现除尘风机的转速和风量控制。当变频线路出现故障时，系统切换至原工频运行方式；断开隔离开关QS11、QS12；合隔离开关QS21、QS22。由原除尘系统通过热变电阻柜启动风机，入口挡板控制风量。

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