转炉电除尘高频电源改造研究

邱 锐

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

贵溪冶炼厂的转炉静电除尘器购自国外厂家，为了适应市场及社会发展的需求，贵溪冶炼厂对生产设备进行了升级与改造，该厂的生产规模有所提高，但该厂并未对转炉电除尘设备进行改造，转炉电除尘设备无法满足该厂使用需求，转炉电除尘设备除尘效率低、能耗较大，需要对该厂的转炉电除尘设备进行改造。

1 改造前设备情况

贵溪冶炼厂的转炉电除尘设备为国外厂家生产制造，在该厂发展期间，需要对转炉电除尘设备进行维修与养护。在维修与养护过程中，转炉电除尘设备使用的零部件均需要从该设备的生产厂家订购，零部件的生产批次不同，导致零部件在实际使用过程中与转炉电除尘设备的需求不符。现阶段该厂的转炉电除尘设备已经偏离原设计标准，是导致该厂的转炉电除尘设备除尘效率不高、能耗较大的主要原因。

贵溪冶炼厂有3台高压发生器、8台转炉电除尘器，根据调查显示，该厂高压设备二次电压基本能够达到50 kV，无法满足实际使用需求，且该厂的3台高压发生器基本无二次电流，不满足转炉电除尘器的实际使用需求，转炉电除尘器的除尘效果不佳、除尘效率不高。除尘效率一般为60%，无法彻底除尘，对该厂其他生产设备的安全与稳定运行造成严重影响。

贵溪冶炼厂的排放量约为1 000 mg/m3，排放超出国家规定的范围。该厂电除尘器的实际入口烟气温度约为350～400℃，但电除尘器烟气入口烟气温度不能高于90℃，过高的烟气会损伤转炉电除尘器，导致转炉电除尘器的除尘效率降低[1]。

转炉电除尘器的工作原理主要为利用静电吸附烟气中的灰尘，为了能够将吸附的灰尘脱离电除尘器，需要在电除尘器上安装一个接收灰尘的灰斗和电磁振打器，使灰尘在电磁振打器的作用下落入灰斗[2]。该厂转炉电除尘器的电磁振打器撞击阴极灰尘时，采用顶部捶打的方式，撞击阳极时选择侧部捶打的方式。该厂电除尘器的入口压力为-600～400 Pa，压力损失为600～800 Pa，烟尘浓度较高，转炉电除尘器工作压力大。

2 转炉电除尘器除尘效率不佳的主要原因

2.1 设备设计标准问题

多次更换转炉电除尘器的设备零部件导致该设备偏离设计要求。在转炉电除尘器的使用过程中，阳极板受到烟气中等物质被腐蚀或存在形变时，需要对阳极板进行替换。每次替换的阳极板规格、型号不同，进行多次阳极板安装后，存在同等级距严重偏离设计值、极板极线不匹配等问题，导致该厂的转炉电除尘设备的实际除尘效率达不到设计要求，容易对转炉电除尘设备的电压造成影响。

同等级距长期偏离会导致转炉电除尘器的电压一直无法提升，不能达到额定电压，转炉电除尘器在低电压的情况下仍然继续运行工作，会导致转炉电除尘器出现闪络的现象，对转炉电除尘器的电源及其相关设备的安全运行造成十分严重的影响，若闪络频次超过设计范围，会严重影响设备的除尘效率。

2.2 存在反电晕问题

（1）电气设备老化致使转炉电除尘器无法克制反电晕现象。电气设备老化后，其电压及电流均有所下降，导致电气设备无法提供较大的电流密度。转炉电除尘器的入口烟气温度过高，不满足电除尘设备的实际要求，且过高的烟气温度会损伤转炉电除尘器的电气设备，导致转炉电除尘器存在反电晕现象。

（2）烟气中含有较多的金属元素物质，如Cu、Bi、Zn等元素物质，此类物质属于高比电阻颗粒。转炉电除尘器在正常运行的过程中，高比电阻介质会抑制颗粒的核电，引起转炉电除尘器的反电晕问题。

2.3 存在电封闭问题

转炉电除尘器存在电封闭问题的主要原因为转炉电除尘器的入口烟气浓度较高，根据相关规定，该冶炼厂的入口烟气浓度已经达到高浓度范围，极易引发转炉电除尘器的电封闭问题。

3 贵溪冶炼厂转炉电除尘高频电源的改造设计方案

3.1 高频电源改造原理

贵溪冶炼厂进行转炉电除尘高频电源改造时，选择使用三相高频电源，后端接IGBT模块，该电源输入电压为380 V的三相交流电压。需要在电源后设置一个整流器，整流器可以将输入的电压再经过整流，转变为工作电压。

整流器后需要设置一个逆变器，其主要作用是将输入的三相电压转化为高频交流电压源，促使输入的电压满足转炉电除尘器的实际使用需求。

（2）病种成本。对诊疗方案和出入院标准比较明确、诊疗技术比较成熟的病种，以既往费用数据和医保基金支付金额为基础，对其耗费的医疗项目成本，药品成本及单独收费材料成本进行累加对比，对数据加权平均，得出病种成本的数据。参照DRGs分组标准，医院在制定临床路径时考虑费用问题，制约了不必要的检查和药品的使用，缩短平均住院日，得出修正病种成本后的标准成本。

利用VI恒流组件将输入的三相电压转化为三相电流，继续进行升压、整流，输出高频恒流高压直流电。

该电源能够满足转炉电除尘器对高频电压的实际使用需求，为转炉电除尘器提供稳定的电力能源，确保转炉电除尘器能够正常工作。

HLG电源工作原理如图1所示[3]。

图1 HLG电源工作原理

3.2 高频电源改造方案

移除一台高压发生器，根据实际现场位置，安置两台HLG电源和两个隔离开关。在两台HLG电源和原电压发生器之间设计在线热备切换电路，配置一个高频配电柜，安装于电除尘器的控制室。

在转炉电除尘器烟气入口设备前增加一个烟气预处理器和烟气换热装置，保证入口烟气温度低于90℃。

4 改造后的效果分析

4.1 转炉电除尘器运行状况分析

改造后发现，在该厂的8台转炉电除尘器中，有6台转炉电除尘器的二次电压能够达到50 kV以上，有1台转炉电除尘器偶尔能够达到50 kV，有1台转炉电除尘器依旧无法达到50 kV；有5台转炉电除尘器的二次电流全部恢复，其中3台转炉电除尘器的二次电流恢复效果较好，有2台转炉电除尘器的恢复效果一般，3台转炉电除尘器存在二次电流为0的情况，转炉电除尘器的整体改造效果较好。

表1 贵溪冶炼厂转炉电除尘器运行状况分析

4.2 转炉电除尘器的效果分析

电源改造后，贵溪冶炼厂转炉电除尘器的收尘效率相较于改造前提升8.96%，转炉除尘器入口烟气浓度及温度均有所下降，除尘效率约为89.39%。

4.3 增加采样与通信

HLG电源能够帮助转炉电除尘器进行电源数据采样，采集电源的电压与电流，确保电源能够为转炉电除尘器提供稳定的电力能源。

在数据采集过程中，HLG电源本身具有较强的抗干扰能力，采集的电压、电源数据较为真实，但利用多模光纤采集能够大幅度提高数据信息的采集效率。

电源数据采样能够有效帮助冶炼厂及时处理转炉电除尘器的电源闪络问题，电源存在闪络问题时，HLG电源的采样功能可以捕捉数据，将数据反馈给控制器，促使相关工作人员能够及时处理。

4.4 在线热备切换电路的优势

转炉电除尘设备发生故障无法正常运行时，会导致整个冶炼厂的生产车间停止工作，严重影响冶炼厂的经济效率。在线热备切换电路能够在其中一台HLG电源发生故障时，切换备用电源，促使转炉电除尘设备一直稳定工作运行，使冶炼厂电源维修工作人员能够在生产车间正常运行的同时进行电源的维修工作，避免不必要的经济损失。

4.5 节能效果分析

HLG电源采用逆变技术，变压器铁芯使用非晶材料，功率因数更高、节能效果更明显。高频电源可以增大电晕功率，提升加电场粉尘的荷电效果，较好的荷电效果使极板吸附能力增强，除尘效率提高，耗电更少。

5 结语

对转炉电除尘器高频电源进行改造时，使用HLG为转炉电除尘器提供高频恒流高压直流电，促使转炉电除尘器能够获得稳定的电力能源。经过改造后的转炉电除尘器，运行情况与除尘效果均有明显的提升，且改造过程中设计的在线热备切换电路能够帮助其实现双电源互备用，提高转炉电除尘器的运行稳定性，提升节能效果。