西门子SIFUPIC F高压控制柜在转炉干法除尘中的应用

时间：2024-05-18

李希胜杨建秋

（唐山国丰钢铁有限公司第一炼钢厂，河北唐山 063300）

1 概述

唐山国丰钢铁有限公司第一炼钢厂，拥有80T转炉3座， 120T转炉2座，方坯连铸机3台，板坯连铸机4台，LF精炼炉5座（在建1座），RH精炼炉1座。年产钢600万吨的大型炼钢厂。80t转炉采用OG法除尘，120t转炉采用干法除尘，其静电除尘器的高压控制由西门子VAI提供的SIFUPIC F系列高压控制柜。本文主要是介绍SIFUPIC F系列控制柜在我厂120t转炉除尘中应用及节电优化控制。

2 转炉干法静电除尘工艺原理介绍

LT 法回收工艺是由德国鲁奇（Lurgi）、蒂森（Thyssen）二家公司在上一世纪60年代末联合开发的一种技术。相对于OG法除尘，干法除尘有着能耗低，利于环境治理，提高过程煤气回收，以及废弃物利于收集利用等优点。

转炉干法除尘系统的主要设备有：活动烟罩，汽化冷却烟道，蒸发冷却器，静电除尘器，除尘风机，煤气冷却器，废气放散燃烧等系统组成。除尘设备主要包括蒸发冷却器和静电除尘器。转炉产生的灰尘，有少部分大颗粒灰尘由蒸发冷却器收集，蒸发冷却器的作用是收集烟尘中的粗颗粒和冷却烟气的作用，而大部分的细灰由静电除尘器收集。静电除尘器内部有四个电场，集尘电极（阳极）通过静电除尘器的外壳与大地相连。在集尘电极中间布置高压框架，框架中有放电电极（阴极）与高压供电系统连接。要利用静电使粉尘分离须具备两个基本条件，一是存在使粉尘荷电的电场；二是存在使荷电粉尘颗粒分离的电场。一般的静电除尘器采用荷电电场和分离电场合一的方法，在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动。在干式静电除尘器中，主要设备是高压变压/整流控制装置，它的运行正常是静电除尘器除尘效果的关键。在保证充足的除尘器电流的情况下，尽量提高除尘器电压，以便产生足够多的电荷载流子。

3 西门子SIFUPIC F高压控制柜控制原理及设备参数

3.1 静电除尘电气原理，除尘控制器根据所测初级电流、除尘器电压、除尘器电流，以及闪络、电火花、短路等现象，通过调整两个可控硅整流器的导通角（0°—180°）来调整除尘功率。高压控制柜内的控制器与PLC的通讯采用profibus网络，而控制柜与变压器的连接是用光纤进行数据采集。通过plc对控制柜的运行进行监控，包括电压，电流，闪络次数等等，并对电场的运行进行操作。在现场可以通过控制的面板进行操作启动与停止，并可以在面板上对电场的运行情况进行监控。

3.2 设备参数：供电电压（400V～690V）±10%，供电频率：45 to 65 Hz，输出电压：0V to 90kV/110 kV/150kV，环境温度0℃ to 40℃，不允许在阳光下暴晒，存储和运输温度要求-30℃ to +70℃。防护等级DIN 40050-IP20/Option IP22，湿度等级DIN 40040，Type F，环境条件DIN VDE 0110，最大污染程度2级，无冷凝。

4 电场PLC控制原理及节电技术应用

4.1 电场的现场控制。电场的高压控制柜是通过plc控制的，通过profibus网络与plc主机通讯。实现从画面的监控和控制。操作监控画面通过环网（以太网）与现场的plc连接，plc通过profibus网络与现场的高压整流控制单元连接，来控制电场的启停，及电场高压模式和低压模式的运行控制。并配合ID除尘风机的转速控制（流量的PID调节），电场的振打控制，保障除尘效果的前提下，降低除尘用电消耗。

静电除尘器内的振打系统优化，振打系统分为阳极振打、阴极振打和出入口分布板振打。在转炉生产的过程中，除尘器的阳极板、阴极线、出入口分布板吸附了大量的有转炉吹炼产生的粉尘，为了确保吸附的大量粉尘能够及时的从极板和极线上脱落，不影响转炉烟气顺畅的通过除尘器，并且不影响除尘器的除尘效果，利用振打装置将吸附在极线、极板和分布板上的粉尘振落，落在除尘器的底部。通过设定合理的振打周期和振打顺序，降低极板和极线上的挂灰，降低因极线和极板的挂灰严重而影响电场电压的伸高，并避免二次扬尘产生的环境污染，保证除尘器在转炉吹炼过程中的除尘器效果。由于除尘器的主要除尘区域为A、B电场，因此A、B电场的阳极和阴极振打均为双侧振打；而C电场的粉尘相对A、B电场的要少，因此C电场的阳极振打为双侧振打，而阴极振打为单侧振打；D电场在生产过程起到安全保护的作用，通过D电场的烟气含尘量极低，极限和极板的挂灰基本没有，因此，D电场的阴、阳极振打均为单侧振打。由于各个电场的气流含尘量不相同，因此每个电场的阴极、阳极振打的周期也不相同，必须设定合理的振打周朝，确保除尘器的除尘效果，降低二次扬尘。

转炉除尘ID风机的控制优化，配合各吹炼阶段的高压、低压模式，保障节电的同时达到良好的除尘效果。风机转速按照各个阶段进行流量PID控制。电机的额定功率880kW，转速是2050r/ min。优化后的控制模式为，利用转炉的各吹炼阶段进行调速。按照实际的除尘效果，调整各阶段的速度。达到保证除尘效果的前提下，将耗电量降到最低。即：在除尘电场低压模式的时候，最大限度的降低风机转速，保障低压模式下的除尘效果。在吹炼阶段，利用炉口微差压和转炉的吹氧量，来计算烟气的流量设定值，对风机转速进行调节，组成微差压为内环控制，流量为外环控制的串级调节系统。