摘要：针对高炉出铁场除尘风机能耗高、自动化程度不足的问题，本方案提出变频节能技改。通过自动降频逻辑设计、除尘器程序优化等措施，实现风机精准控能、稳定运行。现场调研确定参数后，编制逻辑程序并调试，完成系统联调测试。预计实施后，每座高炉月节电量可达33万度，节约电费19.8万元。此方案有助于降低生产成本、提升环保性能，推动钢铁企业可持续发展

关键词：高炉除尘；节能技术；绿色发展

1  引言

高炉出铁场作为钢铁冶炼过程中的关键环节，其除尘风机的运行状况直接关系到生产环境的优劣以及工人的健康安全。除尘风机不仅能够有效清除炉前产生的烟尘和有害气体，保证生产现场的清洁，还能为高炉的稳定运行提供必要的通风条件。然而，传统的除尘风机在运行过程中往往存在能耗高、效率低等问题，这不仅增加了企业的运营成本，还对环境造成了不必要的压力。随着节能减排政策的深入推进和绿色生产理念的普及，对高炉出铁场除尘风机进行变频节能技改显得尤为必要。通过采用变频技术，可以根据实际生产需求对风机转速进行精准调节，从而实现对风量的精确控制，减少不必要的能耗。此外，变频技术还能优化风机的运行曲线，提高运行效率，延长风机使用寿命，降低维护成本。因此，对高炉出铁场除尘风机进行变频节能技改具有重要的现实意义和经济价值。它不仅有助于降低企业运营成本，提高经济效益，还能推动钢铁行业的绿色可持续发展，为构建资源节约型、环境友好型社会做出贡献。

2  高炉出铁场除尘风机现状分析

高炉出铁场作为钢铁生产的核心区域，其除尘风机的运行状态直接关联到生产环境的清洁度和生产过程的稳定性。目前，高炉出铁场除尘风机在运行过程中虽然能够基本满足生产需求，但仍然存在一些问题和挑战。除尘风机的能耗问题较为突出。传统的除尘风机在运行时往往采用固定频率，无法根据生产实际情况进行灵活调整，导致能耗较高，不符合当前节能减排的要求。这不仅增加了企业的运营成本，也对环境造成了一定的压力。除尘风机的自动化程度有待提高。虽然部分高炉已经实现了除尘风机的自动降频功能，但在实际运行过程中，仍存在一些信号不稳定、响应不及时等问题，影响了自动降频的准确性和可靠性。此外，不同高炉之间的除尘风机控制系统也存在差异，缺乏统一的标准和规范，给管理和维护带来了一定的困难。针对以上问题，对除尘风机进行变频节能技改显得尤为重要。通过采用变频技术，可以根据生产需求实时调整风机转速和风量，实现能耗的精准控制。同时，加强除尘风机的自动化改造，提高系统的稳定性和可靠性，也是当前亟待解决的问题。现场硬件改造也是提升除尘风机性能的关键环节。通过优化液动阀的开关位置、增加挡风墙和改装电动操作阀等措施，可以进一步提高除尘效果，降低能耗。高炉出铁场除尘风机在能耗、自动化程度和硬件改造等方面仍有较大的提升空间。通过实施变频节能技改和加强自动化改造等措施，可以有效提升除尘风机的性能，为高炉生产的稳定、高效运行提供有力保障。

3  变频节能技术原理及应用

3.1  方案目标

本方案宗旨是通过对除尘风机进行变频节能技术改造，实现环保优先、节能为辅的目标。通过优化风机运行频率，减少烟尘排放，同时降低能耗成本，提高经济效益。

3.2  技术方案

自动降频逻辑设计

为确保除尘风机在满足环保要求的前提下实现节能运行，本方案采用自动降频逻辑设计。通过采集炉前控制的11个液动阀开关位状态，特别是保持连通阀的常开态，统计3个风口6个入口阀的开位数量。当开位数量低于4个时，根据预设的降频规则（如关一个顶吸降X赫兹，关一个下吸降Y赫兹），从最高基频（如45HZ）开始逐步降低风机运行频率。同时，考虑到风压风温等实际运行条件，进行必要的偏差调整。

通信故障安全策略

由于出铁除尘风管液动阀控制端位于高炉PLC（施耐德），而除尘器控制端为独立的西门子PLC，两类PLC之间通过网络通信交换数据。为防止通信异常导致冒灰环保事故，本方案设定在通信故障时，风机计算得到的频率数为上限值，确保风机在安全范围内运行。

除尘器程序优化

为保持除尘器完好的工作状态，本方案对除尘器相关程序进行了优化。包括对所有提升阀的开到位信号做文本报警，便于故障排查；增添换仓间隔，通过差压变化判断仓体运行情况；增加提升阀动作参考线，直观分析仓体运行状态。这些优化措施有助于减少点检工作量，提前发现并处理潜在问题。

3.3  实施步骤

现场调研与参数确定进行现场实施，了解现有除尘系统的运行状况及能耗情况。根据环保要求和实际运行条件，确定两个铁口4个风管阀全开时不溢尘的电机频率数。同时，考虑夏季气候特点，对频率参数进行适当调整。逻辑程序编制与调试根据技术方案要求，编制自动降频逻辑程序。选择一座高炉进行调试试验，验证程序的正确性和有效性。根据调试结果，对程序进行必要的优化和调整。系统联调与测试在完成逻辑程序编制和调试后，对整个除尘系统进行联调测试。确保各设备之间的通信正常，自动降频逻辑能够准确执行。同时，观察并记录降频后的能耗变化和除尘效果，评估技改效果。推广与优化根据试运行结果，对方案进行进一步优化和完善。逐步将技改方案推广至其他高炉，实现全厂范围内的节能减排目标。

3.4  效益测算

根据现有数据，假设后期单铁口需风时频率降低至35HZ，风量保持不变，电流降低至约60A。按日低风时段8小时计算，每座高炉两台电机月节电量可达33万度，折合月节约电费约19.8万元。随着技改方案的全面实施和推广，预计可实现更显著的节能减排效益。

3.5  总结

本除尘风机变频节能技改方案设计以环保优先、节能为辅为原则，通过自动降频逻辑设计、除尘器程序优化等措施，实现了除尘风机的节能运行和环保性能提升。实施该方案有助于降低生产成本、提高经济效益，同时符合环保要求，推动企业的可持续发展。。

4  除尘风机变频节能技改方案设计

4.1  技改内容与措施

自动降频逻辑设计数据采集与监控：通过PLC系统，实时采集炉前11个液动阀的开关位状态，以及连通阀的状态信息。降频策略制定：根据采集到的液动阀开关数量，制定降频策略。例如，当开位数量低于4个时，启动降频程序，每个顶吸或下吸阀关闭对应一定的降频幅度。安全机制设计：在通信故障时，采取保守策略，将风机频率设定为上限值，防止冒灰现象发生。除尘器程序优化提升阀报警功能：对提升阀的开到位信号进行实时监控，并通过文本报警功能记录异常情况，便于故障排查。换仓间隔优化：在换仓过程中增加30秒的间隔，以便更好地观察仓体运行状态和布袋差压变化。实时趋势分析：通过增加提升阀动作参考线，结合差压变化，实时分析仓体运行状态，及时发现并处理潜在问题。硬件与软件升级PLC系统升级：根据技改需求，对高炉PLC和除尘器PLC进行必要的软硬件升级，确保数据通信的稳定性和准确性。变频器配置：选用高性能变频器，支持自动降频逻辑的实现，并确保在降频过程中风量和负压的稳定。

4.2 实施步骤

现场调研与需求分析：对现场除尘系统进行详细调研，了解现有设备的运行状态和能耗情况，明确技改需求和目标。方案设计与评审：根据调研结果，制定详细的技改方案，并进行内部评审和修改完善。软硬件采购与安装：按照方案要求，采购所需的硬件设备和软件，并进行现场安装和调试。系统联调与测试：对改造后的除尘系统进行联调测试，确保各项功能正常运行，满足设计要求。试运行与效果评估：选择一座高炉进行试运行，观察并记录降频后的能耗变化和除尘效果，对技改效果进行评估。推广与优化：根据试运行结果，对方案进行进一步优化和完善，并逐步推广至其他高炉。

4.3  预期效益

通过实施本技改方案，预计可实现以下效益：降低除尘风机能耗成本，提高能源利用效率。改善除尘效果，减少烟尘排放，满足环保要求。减少设备故障率，提高生产稳定性和效率。

4.4  风险与应对措施

技术风险：在技改过程中可能出现技术难题或故障。应对措施包括加强技术培训、提前制定应急预案等。操作风险：操作人员可能对新系统不熟悉，导致操作失误。应对措施包括加强操作培训、制定操作规范等。市场风险：设备采购和安装可能受到市场波动的影响。应对措施包括提前进行市场调研、选择可靠的供应商等。

5  技改实施效果评估

5.1  节能效果

技改实施后，通过对除尘风机运行频率的自动调节，实现了显著的节能效果。在日低风时段（除去清沟、修沟等工况），单铁口需风时频率降低至35HZ，风量保持在50万，工频端电流从原来的约110A降低至约60A。根据效益测算，每座高炉两台电机月节电量可达33万度，折合月节约电费约19.8万元。这一数据充分证明了技改方案在节能方面的有效性。

5.2  环保性能提升

技改方案通过精确控制除尘风机的运行频率，有效减少了烟尘排放。在自动降频逻辑设计中，我们特别考虑了通信故障时的安全策略，确保风机在通信异常时以保守频率运行，防止了冒灰环保事故的发生。此外，通过对除尘器程序的优化，我们提高了除尘效率，进一步改善了环保性能。

5.3  设备运行稳定性

通过对除尘器控制程序的优化，我们增加了提升阀动作参考线和换仓间隔等功能，使得设备运行状态更加直观，便于故障排查。这些措施提高了设备运行的稳定性，减少了故障率，保障了生产的连续性。