转炉干法一次除尘风机控制对系统稳定性的影响

马稳锋+++孟晨+++吴涛

摘 要：转炉干法（LT）一次除尘因其能耗低、除尘效果好、煤气回收率高的诸多特点已普遍替代传统OG法成为市场主流。风机作为干法除尘的核心设备之一，是连接除尘器与后续切换回收系统的关键节点，其控制的合理性和运行的穩定性对整个系统至关重要。

关键词：转炉干法一次除尘；风机控制；系统稳定

引言

安全和稳定是企业连续生产的前提，干法除尘作为转炉炼钢的烟气处理核心部分，直接关系到炼钢以及后续工序的正常运行。

1 干法除尘系统稳定性控制要点

（1）控制好各关键点避免除尘与转炉连锁导致转炉频繁提枪，炼钢中断；（2）控制泄爆次数，降低泄爆能量，减小对设备造成的损伤；（3）合理控制煤气回收和放散过程，避免频繁紧急切换。

2 避免风机原因提枪

风机轴承温度、电机轴承温度、电机绕组温度、风机震动、风机失速、风机速度过低都会导致转炉紧急提枪。控制风机的加速时机，加速斜率，转炉不同阶段的运行速度，通过变频器设置避开风机共振频率，保证设备安全。

3 控制泄爆频率

干法煤气除尘泄爆的直接原因是内部气体达到了爆炸极限混合比CO>9%且O2>6%，同时电场内部发生闪络电火花，点燃CO迅速燃烧膨胀，导致泄爆发生。由于高压电场内部闪络放电无法避免，因此控制吹炼阶段烟气中氧含量就显得尤为重要，行业内主要采取两种措施：

（1）降低开吹时氧枪吹氧压力和流量，减小初期CO生成量使其在炉口完全燃烧生产CO2，也减少未参与燃烧反应的O2进入烟道。同时生成的非爆炸性气体CO2呈烟气柱充满烟道并带动非吹炼阶段烟道中的空气至放散烟囱。

（2）在蒸发冷却器出口加装氮气吹扫装置，当吹炼三脱铁水，或者进行补吹时，提前开启氮气阀向烟道中吹入氮气进行稀释，降低含氧量。

在此我们亦可以在转炉开吹阶段降低吹氧量，同时合理的降低风机转速来使裙罩口的CO完全燃烧，避免其过多的进入除尘器电场。

4 合理控制煤气回收和放散过程

干法除尘的一大优点就是煤气回收效率高，且回收气体干净（粉尘量低于10mg/Nm3，且含水量较OG法低）。利用装于风机后部的激光气体分析仪，回收系统实时检测煤气含量，当系统具备回收条件且在线测得CO>25%且O2<1%，持续一段时间之后，放散杯阀关闭，回收杯阀打开，系统由放散状态转化为回收。这一阶段需要注意的是，为了防止气柜气体回流，在回收杯阀出入口设置了差压变送器，只有当杯阀前后为正压，即除尘系统管路压力大于气柜压力才允许杯阀打开和回收，这一差压值根据经验设置在200～300Pa。转炉吹炼开始后，准备回收时控制系统需要密切监视该点差压，若CO含量满足回收条件，而差压不能满足，或者回收的过程中这个差压波动比较剧烈，甚至出现负压，那将严重威胁系统安全。遇到这种情况就需要给风机合理的提速，保证正压维持整个回收过程。

5 风机变频控制策略

转炉一个工艺周期包含准备、兑铁水、吹炼、测温取样、出钢、溅渣护炉、出渣等不同阶段，各阶段转炉的吹氧量和产生的烟气量区别也都很大。非吹炼阶段，系统烟气量很小，除尘器接近于空载，系统阻力也较小，风机可以低速运行；吹炼阶段，碳氧反应剧烈，产生大量燃烧气体和粉尘，烟气中也含有大量未完全燃烧的CO，此时需要采用高速将炉口烟尘及时排出。兑铁完成转为吹炼阶段，要求风机从50%的低速在15-30s内提高至接近满速，在吹炼期间，风机以高速运行，时间约为12-14min；测温取样和出钢阶段，工艺又要求风机从高速迅速降到低速，所以在转炉干法除尘系统中，对风机的加速与减速响应速度都有较高要求。

在实际的工艺控制过程中，根据氧枪信号、炉口倾角和炉口微差压，实现风机速度自动控制。吹炼阶段通过一个PID控制器控制炉口微差压，使烟罩内与大气压力基本一致，保证炉口烟气全部被排出又不过量的吸入空气。吹氧过程中，因燃烧关系，转炉产生的烟气量与吹氧量成比例相应变化，因此将瞬时吹氧量（单位Nm3/h）与炉口压力控制器的输出信号以及一个常数相乘，加到各阶段烟气流量设定的串级比例控制器上。当吹氧速度发生变化，该比例控制能够通过改变炉口差压控制器的输出信号，确保风机抽走的烟气量在相同的比例上立即得到适应。

图1给出了转炉各阶段干法除尘ID风机转速的一个参考值：

文章论述的这种控制方法，经过山东传洋干法煤气等项目实践，设备运行稳定，投产6个月内泄爆次数控制在了3次以内，且泄爆原因多是由于转炉工操作不当。由于安装精细，控制方式先进，该风机半年内从未发生过紧急情况和故障停机，系统除尘效率和稳定性也远高于国内同行。

参考文献

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[2]温兴河，赵忠华，朱建会.转炉一次除尘风机控制系统改造研究与应用[J].冶金动力，2013（07）.

[3]陈乐柱.炼钢转炉除尘风机的变频调速节能运行[J].冶金能源，2001（03）.