软稳电源在富氧底吹炉铜冶炼电收尘中的应用
2023-03-18吕军
吕 军
(山西北方铜业有限公司，山西 运城 043700)
0 引言
电收尘器由放电极和收尘极组成，运行过程中，放电极在高压电的作用下，在电极周围引发电晕放电，电晕放电产生的负电荷在异极空间内运动，含尘烟气从电收尘器收尘入口进入，电晕放电电荷与粉尘气流相碰撞形成荷电粉尘，荷电粉尘电荷量达到一定程度时在电场力作用下向收尘极运动，最后沉积于收尘板上，积灰厚度达到一定值时通过振打系统敲落进入灰仓中。
传统的电收尘器电源采用工频整流电源，但工频整流电源具有电收尘器放电电压不稳定、停电后再送电时间长、电场能耗高等缺点，因此，提出采用一种新的电除尘技术，即使用软稳电源解决工频整流电源电收尘器放电电压不稳定的问题，并通过实践验证为后续工频电吸尘器的改造积累经验。
1 软稳电源工作原理
软稳电源是指软特性、准直流电源，“软”是指电源性质属于软特性，即电源输出电压、 电流随负载大小的变化而变化，是针对常规电源的硬特性来说的；“稳”是指电源波形是一条稳定的直线，即电源输出稳定的直流，是针对常规工频整流电源的脉动性来说的。软稳电源的输出电压波形表现如图1所示。
图1 软稳电源输出电压波形
软稳电源采用三相电源供电，经过滤波整流、电压调整、高频逆变、闪络控制等环节，为电场提供可靠的始终处于火花始发点电压Vf以下临界处的输出电压Vt，减少了火花电压造成的能量损失及无法连续收尘的弊端。三相输入电压经过可控整流，并根据上位机记忆的控制配方调整输出电压后，经过高频逆变升压并整流，使放电电压波动较小，稳定于电收尘器Vf以下的Vt处。
2 电收尘改造效果
某冶炼厂富氧底吹炉铜冶炼电收尘器采用双室四电场进行收尘，为了对比软稳电源和工频整流电源两种电收尘系统的收尘效果，仅对1号电收尘器进行软稳电源改造。2021年12月改造完成后经3个月的试运行测试，软稳电源运行情况基本良好。以2022年2月电收尘器运行情况为例，软稳电源(1号电收尘器)和工频整流电源(2号电收尘器)送电情况对比见表1。
由表1可知，软稳电源在一电场、二电场、三电场的二次电压大于30 kV的占比较高，而工频整流电源在四电场的占比较高；软稳电源二次电压在30 kV以上的时长大于工频整流电源。电收尘二次电压大于25 kV，粉尘才能荷电。由此判断软稳电源放电情况稳定，基本可稳定在40 kV左右。
2022年2 月底吹炉电收尘器收尘测定结果和收尘效率见表2。随着软稳电源的运行时间越长，其运行效果越好，收尘效率逐步提升，到2022年2月软稳电源月平均收尘效率达到88.50 %，高于工频整流电源，其电收尘出口尘浓度降至2 g/m3以下，月平均值达到1.40 g/m3，作业环境得到了明显改善。
表1软稳电源和工频整流电源输出电压时长 单位：h
表2 2022年2月底吹炉电收尘效果
3 软稳电源运行优、缺点
3.1 软稳电源优点
(1) 在底吹炉巡检时发现，试运行期间软稳电源二次电压比工频电源提升更快，即二次电压到达30 kV所用时间比工频电源减少1～2 h。
(2) 软稳电源运行过程中，二次电压基本稳定在40 kV左右，不存在大幅波动，而工频电源在运行过程中存在大幅波动现象。
(3) 软稳电源收尘效率高于工频电源收尘效率，送电情况更好。
3.2 软稳电源缺点
(1) 软稳电源试运行期间，数次出现高压电缆线(3 m)烧损故障导致各电场停机长达数十小时，故障率较高，曾因运行二次电压过高导致磁轴断裂而更换了7根磁轴。
(2) 试运行的3个月处于气温较低月份，其设备温度显示较高，后期随着气温的上升，设备温度继续升高可能会导致软稳电源停运及电收尘器停工的情况。
(3) 软稳电源电路板和控制器属于厂家独家技术产品，市场通用性低，后期可能面临设备备件垄断、维修成本较高的问题。
3.3 软稳电源改进措施
(1) 针对瓷轴断裂问题，对软稳电源电收尘器绝缘瓷轴进行了改造，将石英瓷轴全部更换为绝缘效果更好的95瓷轴；严格控制软稳电源输出电压在50 kV以下，出现超过50 kV的电压时及时调整送电参数。这两种措施实施后，软稳电源连续运行8个月，未再出现瓷轴断裂现象。
(2) 针对软稳电源设备温度高及烟气腐蚀的问题，对软稳电源设备安置方式进行了改进，将其置于密封小房内，在房内底层铺盖隔热棉，房内安装空调，合理控制软稳电源设备所处温度，避免SO2等烟气进入，从而解决温度高及烟气腐蚀问题。
(3) 针对设备备件技术产品价格可能导致维修成本高的问题，与软稳电源厂家签订后期技术维护协议，约定控制系统的备品备件及后续售后服务价格，有效控制软稳电源后期维修维护成本。
4 结束语
富氧底吹炉1号电收尘器改造后，收尘效率明显提升，降低了进入制酸工段的烟尘量，减少了净化工段的处理量，改善了电收尘作业环境质量，在进一步提升经济效益的同时，为全面推广软稳电源创造条件。
