王海舟

寶武集團鄂城鋼鐵有限公司 湖北 鄂州 436000

引言

轉(zhuǎn)爐靜電除塵器具有的除塵效率高、適用范圍廣、系統(tǒng)阻力小、運行費用低、使用方便的優(yōu)勢，在國內(nèi)外冶煉行業(yè)受到廣泛應(yīng)用。但是隨著社會發(fā)展，要求企業(yè)環(huán)保生產(chǎn)，原有的轉(zhuǎn)爐靜電除塵器已經(jīng)無法滿足企業(yè)大規(guī)模冶煉、生產(chǎn)要求，設(shè)備升級改造被推上日程[1]。為解決當(dāng)前鄂鋼轉(zhuǎn)爐電除塵設(shè)備能耗大、除塵效率低，難以滿足實際發(fā)展應(yīng)用的情況，開始探索轉(zhuǎn)爐電除塵高頻電源改造方案。希望以此能夠提升應(yīng)用效率，達到鄂鋼節(jié)能減排，可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

1 轉(zhuǎn)爐電除塵電源概述

轉(zhuǎn)爐電除塵器電源是為高壓靜電除塵器提供電源負高壓的關(guān)鍵設(shè)備，除塵器內(nèi)部電場結(jié)構(gòu)包含陽極板、陰極線，通電后可形成負高壓電場，電場內(nèi)部空氣因被電離，電離子隨著電場力的方向從陰極-陽極進行吸附，進而實現(xiàn)了對小灰塵顆粒的捕捉，在電源控制系統(tǒng)、外部機械、相關(guān)設(shè)備等配合下借助正常荷電環(huán)境實現(xiàn)往復(fù)循環(huán)收塵[2-3]。鄂鋼現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐電除塵器為靜電除塵器，如圖1所示。陽極板與除塵器本地均接地，陰極線則連接至高壓整流變壓器負高壓輸出端，陰陽極之間的距離形成了一個巨型電容，灰塵顆粒也可視作相對電阻，電阻的大小與變化會直接影響電源運行指標(biāo)。在除塵器內(nèi)部電場，極板與極線之間會形成高壓電場，在除去一部分粗灰后對進入除塵器的一部分細灰通過高壓電場實現(xiàn)收塵，達到一定限度后由機械處理進到細灰倉繼而完成高壓電場電除塵過程。

圖2 工藝流程圖

鄂鋼當(dāng)前轉(zhuǎn)爐靜電除塵系統(tǒng)仍存在一些問題。首先，無法準(zhǔn)確獲知影響超低排放的因素，無法預(yù)測事故的發(fā)生，進而無法優(yōu)化工藝操作；其次缺乏設(shè)備健康度的預(yù)測，無法預(yù)測干法系統(tǒng)設(shè)備的生命周期，僅能盲目制定檢修周期與備品備件，設(shè)備管理的整體成本較大。第三，最大功率導(dǎo)致電耗較大，且無法根據(jù)粉塵檢測進行實時反饋，難以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)高壓電源的除塵功率。第四，無法優(yōu)化風(fēng)機轉(zhuǎn)速，很難提高煤氣回收率。第五，缺乏對干法除塵設(shè)備的綜合診斷，設(shè)備管理及維護過多依賴于維護人員的經(jīng)驗與職業(yè)素質(zhì)，難以迅速分析設(shè)備故障原因并及時解除故障。

2 轉(zhuǎn)爐電除塵高頻電源改造原理

對鄂鋼的轉(zhuǎn)爐電除塵高頻電源改造的過程要注意目前的電源輸入電壓為380V的三相交流電壓。所以需要在目前應(yīng)用的三相高頻電源后接LGBT模塊，實現(xiàn)借助整流器這一中間介質(zhì)，對輸入電壓進行轉(zhuǎn)變，滿足實際工作的電壓要求。

在整流器后面再設(shè)置一個變逆變器，其關(guān)鍵作用是將輸入的三相電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電壓源，促使輸入的電壓滿足轉(zhuǎn)爐除塵的實際應(yīng)用需要。

最后利用VI恒流組件為轉(zhuǎn)爐電除塵器持續(xù)升壓，整流輸出高頻恒流高壓直流電。

經(jīng)過以上改造之后，電源能夠滿足轉(zhuǎn)爐電除塵器對高頻電壓的實際應(yīng)用需求，確保為轉(zhuǎn)爐電除塵器提供一個穩(wěn)定的電力來源，持續(xù)正常工作。

3 轉(zhuǎn)爐電除塵高頻電源改造措施

鑒于目前鄂鋼應(yīng)用的設(shè)備情況、運行情況。將單相直流電源升級改造為三相變頻電源。解決在靜電除塵器應(yīng)用中因為電場運行時間長后，極板、極線變形，單相電源電壓、電流不穩(wěn)定，放電次數(shù)多，容易引起泄爆，惡化極板、極線使用的相關(guān)問題。具體改造措施如下：

第一，更換四臺電場電源變換控制柜（如圖3所示），現(xiàn)場熱備一臺電源變換控制柜。

圖3 鄂鋼靜電除塵器電場控制柜

第二，更換四臺電場升壓變壓器。

4 轉(zhuǎn)爐電除塵高頻電源改造的實踐價值

4.1 保證設(shè)備運行狀態(tài)良好

靜電除塵器在鄂鋼應(yīng)用時間久，過度損耗極自然需要更換部分零部件，這也導(dǎo)致靜電除塵器的實際運行工作中設(shè)備的原本設(shè)計已經(jīng)被偏轉(zhuǎn)[4]。其中陽極板在煙氣的不斷腐蝕影響下容易造成破壞，每次更換的陽極板都會有細微型號和規(guī)格上的差異，安裝之后即使能使用，也會導(dǎo)致嚴重的偏離設(shè)計值的問題。這也是靜電除塵器工作效率不高，電壓不穩(wěn)的原因。轉(zhuǎn)爐電除塵器的電壓不穩(wěn)定，不滿足實際的應(yīng)用需要，無法達到額定的電壓需要，以至于靜電除塵器出現(xiàn)閃絡(luò)，這會對其他相關(guān)設(shè)備安全運行造成不良影響，降低設(shè)備工作效率[5]。

經(jīng)過轉(zhuǎn)爐電除塵器的高頻電源改造方案之后，鄂鋼靜電轉(zhuǎn)爐電除塵器可以保證4個電場達到二次電壓50kV以上，二次電流1000mA以上。由此表明對轉(zhuǎn)爐除塵器的高頻電源改造之后確保轉(zhuǎn)爐除塵器電流、電壓穩(wěn)定，運行效果良好。

4.2 轉(zhuǎn)爐除塵器的效果良好

鄂鋼靜電除塵器未改造前煙囪排放在30mg/m3左右，煙囪排放時常冒紅煙，在進行高頻電源改造之后，轉(zhuǎn)爐電除塵器的收塵效率能夠穩(wěn)步提升，煙囪排放濃度在15mg/m3左右，排放指標(biāo)大幅改善。

4.3 監(jiān)督轉(zhuǎn)爐電除塵器運行工作

鄂鋼轉(zhuǎn)入電除塵器的高頻電源改造過程中采用了HLG電源采用功能，這樣能夠及時要工作人員了解電源電壓的運行狀況，確保為轉(zhuǎn)爐電除塵器提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)[6]。同時HLG本身具有較強的抗干擾能力，能夠確保電源運行過程當(dāng)中電壓等相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，利用多模光纖采集技術(shù)，能夠保障數(shù)據(jù)信息效率與質(zhì)量也解決了轉(zhuǎn)爐電除塵器出現(xiàn)的電源閃絡(luò)問題。HLG電源查驗功能能夠?qū)⑥D(zhuǎn)爐電除塵器運行數(shù)據(jù)直接反饋給控制器，工作人員對轉(zhuǎn)爐電除塵器運行實施動態(tài)監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保轉(zhuǎn)爐除塵器工作效率和質(zhì)量。

4.4 在線熱設(shè)備切換電路有助于減少經(jīng)濟損失

鄂鋼靜電轉(zhuǎn)爐除塵器在工作的過程當(dāng)中一旦無法運行，會導(dǎo)致整個廠區(qū)的車間停止工作，這降低了經(jīng)營收益。而通過高頻電源改造之后應(yīng)用的在線熱設(shè)備切換電路形式，即使有一臺HLG電源發(fā)生故障，可以及時啟動備用電源。確保整個轉(zhuǎn)爐電除塵器在穩(wěn)定運行狀態(tài)，而且為鄂鋼的電源維修工人提供了一定的空間，能夠幫助鄂鋼減少不必要的經(jīng)濟損失。

4.5 節(jié)能效果良好

鄂鋼靜電轉(zhuǎn)爐電除塵器高頻電源改造之后，采用的HLG電源逆變技術(shù)、采用非晶材料作為變壓器鐵芯，提升了功率因數(shù)，自然節(jié)能效果更好。而且高頻電源應(yīng)用增大電暈功率，電場粉塵荷電效果增強、吸附力提升，對冶煉廠的除塵工作提供更多的支持節(jié)能效果好。

5 結(jié)束語

綜合以上分析可見，應(yīng)用HLG電源確保轉(zhuǎn)爐電除塵器提供高頻恒流高壓直流電，確保鄂鋼靜電轉(zhuǎn)爐除塵器有穩(wěn)定的電力能源，持續(xù)性工作，滿足鄂鋼對除塵的要求。轉(zhuǎn)爐電除塵器應(yīng)用高頻電源后給設(shè)備提供穩(wěn)定電力供應(yīng)，而且節(jié)能，除塵效果明顯提升，對鄂鋼的實際運行具有重要價值。