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基于钢铁企业除尘系统设计节能有关思考

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：谌宏波

[导读] 摘要：本文分析了目前我国钢铁企业能源消耗情况，介绍了钢铁企业除尘系统，分析除尘系统节能运行方式，提出合理选择除尘系统，要求优化末端设计，运用液力耦合器，分析除尘风机液力耦合调速，促进程序控制的优化，为风机液力耦合器调速在炼钢厂的应用提供了一定的参考意见。

        宝钢工程技术集团有限公司上海 201900
        摘要：本文分析了目前我国钢铁企业能源消耗情况，介绍了钢铁企业除尘系统，分析除尘系统节能运行方式，提出合理选择除尘系统，要求优化末端设计，运用液力耦合器，分析除尘风机液力耦合调速，促进程序控制的优化，为风机液力耦合器调速在炼钢厂的应用提供了一定的参考意见。
        关键词：钢铁企业；除尘系统；节能效果；除尘系统；液力耦合器
        钢铁企业是我国重要的生产性企业之一，生产的钢材在多个领域中均具有重要运用，钢铁的生产需要消耗较多的能量，污染排放量较多。在焦炭、矿石等生产与转运过程中，会产生大量的烟尘的，对钢铁的生产活动造成不利影响，因此钢铁企业生产中要求建立相应的除尘设施，减少对周边环境的污染。
        1.目前我国钢铁企业能源消耗情况
        目前钢铁企业生产过程积极优化生产过程，运用先进的生产技术，减少生产过程中的能源消耗，优化了钢铁生产流程。目前钢铁企业生产中的能源消耗情况见下图。

        图1 近年来钢铁生产能源消耗情况
        从上图中，纵坐标表示吨钢可比能耗，单位为tce/t钢，从这一图中能够看出，钢铁生产能耗层面每隔15年左右出现一次周期性下降，该趋势形状与变化规律均较为相似，出现了滑梯式的下落现象。主要是由于新型节能技术的运用，降低了能耗[1]。
        表1不同规模企业煤气回收与利用情况（GJ/t钢）

        2.钢铁企业除尘系统
        钢铁企业的除尘系统包括阀门、除尘器、电动机、除尘罩、风管、风机等，在生产活动的多个环节之中均在消耗能源。因此为了促进节能系统的优化，应当选择最优的除尘方案。钢铁企业除尘系统中运用了变频调速技术，整流器能够将交流电转换为直流电，之后再通过逆变器的运用，转换为调频率交流电，以供电动机使用，为电动机运行建立了无级调速运行方式。变频设备购置价格较高，应当进行有效的技术经济分析。
        3.除尘系统节能运行方式
        3.1合理选择除尘系统
        按照配置特点以及除尘规模，钢铁企业生产过程中的除尘系统包括分散、就地、集中除尘系统，从除尘种类划分，包括湿式除尘系统与干式系统，钢铁企业生产过程中应当结合生产活动的实际情况进行选择。例如柳钢新二烧车间配料室中包括6个生石灰仓位,运用就地除尘方式，将旁插扁袋除尘器安装于仓顶部位置。这种设计方式操作较为简单，投入较低。
        若采用布袋除尘等集中除尘方式，要求铺设风管，建设除尘楼，同时应当考虑到仓位进料的时机问题，这就增加了风机运行用电量以及初投入能耗。由此应当选择最佳的除尘方式。
        要求合理布置除尘设备，以此便于后期工程施工，提升系统管路运行的顺畅性，减少工程运行过程中管路耗材等。要求加强各个专业之间的有效协调，避免施工意见不一致现象[2]。
        3.2优化末端设计
        尘源处的密封罩即末端设计，这是管路合理敷设的重要保障，加强细节管理。以此进行有效除尘，在除尘效果评价上并不是越多越好，还要求优化末端设计与风量设计，从而使得系统运行达到良好的环保与节能效果。若密闭罩抽尘口中具有较大压力，则在罩内负压达不到系统运行的实际要求，因此难以实现除尘目标。
        在钢铁企业生产过程中，可以采用柜式排风罩、接受式排风罩、密闭罩、外部吸气罩、吹吸式排风罩等设计方式，应当结合产尘方式的不同进行相应设计与选择，优化末端设备选择与运用，同时结合不同的物料进行相应设计。设计过程中，应当考虑操作人员活动范围以及位置情况，以此实现工艺操作进程的顺利进行。要求抽风罩能够靠近尘源，应当能够与扬尘流动方向一致，同时在运行过程中要求避免干扰气流[3]。
        3.3运用液力耦合器
        液力耦合器的运用能够在降低系统风量需求时，降低风机转速。作腔工作液高度受到耦合器内导管开度的影响，在既定的电动机转速下，能够无级调速风机，从而对输出功率大小进行一定调整。液力耦合器工作原理可以运用以下数学表达式表示：
        T=30000W/Πn
        异步电动机的输出功率运用W表示，单位为kW。异步电动机输出转矩以T表示，单位为N•m，系统风量减少、n不变时，耦合器使风转速会随之降低，降低了W值，转矩 T也随之减少，由此提升节能效果。液力耦合器设计过程较为简单，材料易得，工程造价较低，因此在钢铁企业中被大量运用[4]。
        3.4除尘风机液力耦合调速
        除尘风机液力耦合调速方式运行过程中，建立 3 个脱硫站，分别为混铁炉 PLC 、脱硫 PLC 、混铁炉脱硫除尘 PLC ，混铁炉脱硫除尘PLC 收集并处理扒渣位除尘阀门开关信号、除尘阀门的开关信号、除尘阀门开关信号、 8#高炉兑铁过程中的开关信号，信号处理过程中能够结合阀门与开发的个数以及开关状态等调节风机转速。
        除尘风机液力耦合调速方式运用过程中能够达到精炼除尘效果，在精炼除尘 PLC 与精炼 PLC 之间建立连接方式，通过精炼炉准备生产信号指导精炼除尘 PLC的运行。精炼皮带上料过程中会产生大量的烟尘，因此运作过程中要求连接精炼除尘 PLC与精炼皮带上料 PLC ，使得精炼除尘 PLC在判断是否生产过程中可以结合精炼皮带上料的运行信号。在生产前 6 m in往往具有较大的烟气量，此时可以提升风机风俗，在烟气量降低时再降低风速。通过对 2 座精炼炉运行状态的分析，能够制定风机运行过程中的最佳风速。
        3.5促进程序控制的优化
        运用西门子 PLC 程序进行风机转速优化，从而实现程序的自动化控制与管理，建立了自动连锁装置，以此判断用户端运行状态，从而管风机转速。3台布袋除尘运行中均采用了液力耦合器调速方式，能够据此进行液力耦合器调速，由此在风机转速风机转速控制与管理过程中大量运用了液力耦合器点动执行器[5]。
        但是在运用过程中，在转炉生产节奏较为紧张的状态下，除尘阀门开启闭合较为频繁，以此调速也相对较为频繁，由此使得降速、升速较为频繁的情况下，高压电机运行可能存在过流情况，这种情况的发生也影响了设备的正常运行。因此在管理过程中可以建立有效的控制方式，运用分阶段与分步的加减速管理方式。并与钢铁实际的生产活动有效结合，执行器、液力耦合器执行过程中，可以间隔3s时间添加0.1输出值，由此避免或者减少调速过程中可能出现的电流冲击，也容易避免由于电流过大而导致高压设备跳闸现象，减少生产中断现象。除尘系统运行过程中应当加强对其的有效维护，有效检修除尘器，加强对阀门的检查，定期清理风管积灰，从而促进系统的良好运行，达到高效的节能效果。
        4.结束语
        我国钢铁企业在除尘节能系统研究中的重要运用技术之一为除尘风机液力耦合调速，但是与变频器调速相比，在调速精度与范围方面依然存在着一定的不足之处。钢铁企业生产过程中，在促进除尘系统的节能环保过程中，要求充分把握住多个层面，细化工作步骤，促进节能工作达到更好效果。
        参考文献
        [1]童感林.基于节能理念下的民用建筑暖通空调设计思考[J].2017(6):33-33.
        [2]邵振华.布袋除尘器优化节能除尘控制仪的设计与实现[D].济南大学,2017.
        [3]吕杰,伍健伟,宁献武,etal.电除尘器电源参数优化调整及节能分析[J].神华科技,2019(3):90-93.
        [4]王立军.关于建筑设计中节能建筑设计的理性思考[J].建材与装饰,2018(4).
        [5]杨浩,杜佳棋,俞晶,etal.低低温电除尘器灰斗蒸汽加热改造节能计算[J].机械工程师,2018(1):143-144.