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，本方案提出變頻節能技改。通過自動降頻邏輯設計、除塵器程序優化等措施，實現風機精準控能、穩定運行。現場調研確定參數后，編制邏輯程序并調試，完成系統聯調測試。預計實施后，每座高爐月節電量可達33萬度，節約電費19.8萬元。此方案有助于降低生產成本、提升環保性能，推動鋼鐵企業可持續發展

關鍵詞：高爐除塵；節能技術；綠色發展

1  引言

高爐出鐵場作為鋼鐵冶煉過程中的關鍵環節，其除塵風機的運行狀況直接關系到生產環境的優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，保證生產現場的清潔，還能為高爐的穩定運行提供必要的通風條件。然而，傳統的除塵風機在運行過程中往往存在能耗高、效率低等問題，這不僅增加了企業的運營成本，還對環境造成了不必要的壓力。隨著節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，從而實現對風量的精確控制，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能技改具有重要的現實意義和經濟價值。它不僅有助于降低企業運營成本，提高經濟效益，還能推動鋼鐵行業的綠色可持續發展，為構建資源節約型、環境友好型社會做出貢獻。

2  高爐出鐵場除塵風機現狀分析

高爐出鐵場作為鋼鐵生產的核心區域，其除塵風機的運行狀態直接關聯到生產環境的清潔度和生產過程的穩定性。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。除塵風機的能耗問題較為突出。傳統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，不符合當前節能減排的要求。這不僅增加了企業的運營成本，也對環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也存在差異，缺乏統一的標準和規范，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，提高系統的穩定性和可靠性，也是當前亟待解決的問題。現場硬件改造也是提升除塵風機性能的關鍵環節。通過優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，為高爐生產的穩定、高效運行提供有力保障。

3  變頻節能技術原理及應用

3.1  方案目標

本方案宗旨是通過對除塵風機進行變頻節能技術改造，實現環保優先、節能為輔的目標。通過優化風機運行頻率，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保要求的前提下實現節能運行，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，特別是保持連通閥的常開態，統計3個風口6個入口閥的開位數量。當開位數量低于4個時，根據預設的降頻規則（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據。為防止通信異常導致冒灰環保事故，本方案設定在通信故障時，風機計算得到的頻率數為上限值，確保風機在安全范圍內運行。

除塵器程序優化

為保持除塵器完好的工作狀態，本方案對除塵器相關程序進行了優化。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。這些優化措施有助于減少點檢工作量，提前發現并處理潛在問題。

3.3  實施步驟

現場調研與參數確定進行現場實施，了解現有除塵系統的運行狀況及能耗情況。根據環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。同時，考慮夏季氣候特點，對頻率參數進行適當調整。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化和調整。系統聯調與測試在完成邏輯程序編制和調試后，對整個除塵系統進行聯調測試。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。推廣與優化根據試運行結果，對方案進行進一步優化和完善。逐步將技改方案推廣至其他高爐，實現全廠范圍內的節能減排目標。

3.4  效益測算

根據現有數據，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電量可達33萬度，折合月節約電費約19.8萬元。隨著技改方案的全面實施和推廣，預計可實現更顯著的節能減排效益。

3.5  總結

本除塵風機變頻節能技改方案設計以環保優先、節能為輔為原則，通過自動降頻邏輯設計、除塵器程序優化等措施，實現了除塵風機的節能運行和環保性能提升。實施該方案有助于降低生產成本、提高經濟效益，同時符合環保要求，推動企業的可持續發展。。

4  除塵風機變頻節能技改方案設計

4.1  技改內容與措施

自動降頻邏輯設計數據采集與監控：通過PLC系統，實時采集爐前11個液動閥的開關位狀態，以及連通閥的狀態信息。降頻策略制定：根據采集到的液動閥開關數量，制定降頻策略。例如，當開位數量低于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，防止冒灰現象發生。除塵器程序優化提升閥報警功能：對提升閥的開到位信號進行實時監控，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，及時發現并處理潛在問題。硬件與軟件升級PLC系統升級：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，確保數據通信的穩定性和準確性。變頻器配置：選用高性能變頻器，支持自動降頻邏輯的實現，并確保在降頻過程中風量和負壓的穩定。

4.2 實施步驟

現場調研與需求分析：對現場除塵系統進行詳細調研，了解現有設備的運行狀態和能耗情況，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，并進行現場安裝和調試。系統聯調與測試：對改造后的除塵系統進行聯調測試，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。推廣與優化：根據試運行結果，對方案進行進一步優化和完善，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，滿足環保要求。減少設備故障率，提高生產穩定性和效率。

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  節能效果

技改實施后，通過對除塵風機運行頻率的自動調節，實現了顯著的節能效果。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電量可達33萬度，折合月節約電費約19.8萬元。這一數據充分證明了技改方案在節能方面的有效性。

5.2  環保性能提升

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，防止了冒灰環保事故的發生。此外，通過對除塵器程序的優化，我們提高了除塵效率，進一步改善了環保性能。

5.3  設備運行穩定性

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