关于转炉电除尘高频电源改造的分析

王海舟

宝武集团鄂城钢铁有限公司 湖北 鄂州 436000

引言

转炉静电除尘器具有的除尘效率高、适用范围广、系统阻力小、运行费用低、使用方便的优势，在国内外冶炼行业受到广泛应用。但是随着社会发展，要求企业环保生产，原有的转炉静电除尘器已经无法满足企业大规模冶炼、生产要求，设备升级改造被推上日程[1]。为解决当前鄂钢转炉电除尘设备能耗大、除尘效率低，难以满足实际发展应用的情况，开始探索转炉电除尘高频电源改造方案。希望以此能够提升应用效率，达到鄂钢节能减排，可持续发展目标。

1 转炉电除尘电源概述

转炉电除尘器电源是为高压静电除尘器提供电源负高压的关键设备，除尘器内部电场结构包含阳极板、阴极线，通电后可形成负高压电场，电场内部空气因被电离，电离子随着电场力的方向从阴极-阳极进行吸附，进而实现了对小灰尘颗粒的捕捉，在电源控制系统、外部机械、相关设备等配合下借助正常荷电环境实现往复循环收尘[2-3]。鄂钢现有的转炉电除尘器为静电除尘器，如图1所示。阳极板与除尘器本地均接地，阴极线则连接至高压整流变压器负高压输出端，阴阳极之间的距离形成了一个巨型电容，灰尘颗粒也可视作相对电阻，电阻的大小与变化会直接影响电源运行指标。在除尘器内部电场，极板与极线之间会形成高压电场，在除去一部分粗灰后对进入除尘器的一部分细灰通过高压电场实现收尘，达到一定限度后由机械处理进到细灰仓继而完成高压电场电除尘过程。

图2 工艺流程图

鄂钢当前转炉静电除尘系统仍存在一些问题。首先，无法准确获知影响超低排放的因素，无法预测事故的发生，进而无法优化工艺操作；其次缺乏设备健康度的预测，无法预测干法系统设备的生命周期，仅能盲目制定检修周期与备品备件，设备管理的整体成本较大。第三，最大功率导致电耗较大，且无法根据粉尘检测进行实时反馈，难以实现自动调节高压电源的除尘功率。第四，无法优化风机转速，很难提高煤气回收率。第五，缺乏对干法除尘设备的综合诊断，设备管理及维护过多依赖于维护人员的经验与职业素质，难以迅速分析设备故障原因并及时解除故障。

2 转炉电除尘高频电源改造原理

对鄂钢的转炉电除尘高频电源改造的过程要注意目前的电源输入电压为380V的三相交流电压。所以需要在目前应用的三相高频电源后接LGBT模块，实现借助整流器这一中间介质，对输入电压进行转变，满足实际工作的电压要求。

在整流器后面再设置一个变逆变器，其关键作用是将输入的三相电压转变为高频交流电压源，促使输入的电压满足转炉除尘的实际应用需要。

最后利用VI恒流组件为转炉电除尘器持续升压，整流输出高频恒流高压直流电。

经过以上改造之后，电源能够满足转炉电除尘器对高频电压的实际应用需求，确保为转炉电除尘器提供一个稳定的电力来源，持续正常工作。

3 转炉电除尘高频电源改造措施

鉴于目前鄂钢应用的设备情况、运行情况。将单相直流电源升级改造为三相变频电源。解决在静电除尘器应用中因为电场运行时间长后，极板、极线变形，单相电源电压、电流不稳定，放电次数多，容易引起泄爆，恶化极板、极线使用的相关问题。具体改造措施如下：

第一，更换四台电场电源变换控制柜（如图3所示），现场热备一台电源变换控制柜。

图3 鄂钢静电除尘器电场控制柜

第二，更换四台电场升压变压器。

4 转炉电除尘高频电源改造的实践价值

4.1 保证设备运行状态良好

静电除尘器在鄂钢应用时间久，过度损耗极自然需要更换部分零部件，这也导致静电除尘器的实际运行工作中设备的原本设计已经被偏转[4]。其中阳极板在烟气的不断腐蚀影响下容易造成破坏，每次更换的阳极板都会有细微型号和规格上的差异，安装之后即使能使用，也会导致严重的偏离设计值的问题。这也是静电除尘器工作效率不高，电压不稳的原因。转炉电除尘器的电压不稳定，不满足实际的应用需要，无法达到额定的电压需要，以至于静电除尘器出现闪络，这会对其他相关设备安全运行造成不良影响，降低设备工作效率[5]。

经过转炉电除尘器的高频电源改造方案之后，鄂钢静电转炉电除尘器可以保证4个电场达到二次电压50kV以上，二次电流1000mA以上。由此表明对转炉除尘器的高频电源改造之后确保转炉除尘器电流、电压稳定，运行效果良好。

4.2 转炉除尘器的效果良好

鄂钢静电除尘器未改造前烟囱排放在30mg/m3左右，烟囱排放时常冒红烟，在进行高频电源改造之后，转炉电除尘器的收尘效率能够稳步提升，烟囱排放浓度在15mg/m3左右，排放指标大幅改善。

4.3 监督转炉电除尘器运行工作

鄂钢转入电除尘器的高频电源改造过程中采用了HLG电源采用功能，这样能够及时要工作人员了解电源电压的运行状况，确保为转炉电除尘器提供稳定的电力供应[6]。同时HLG本身具有较强的抗干扰能力，能够确保电源运行过程当中电压等相关数据的准确性，利用多模光纤采集技术，能够保障数据信息效率与质量也解决了转炉电除尘器出现的电源闪络问题。HLG电源查验功能能够将转炉电除尘器运行数据直接反馈给控制器，工作人员对转炉电除尘器运行实施动态监督，发现问题及时处理，确保转炉除尘器工作效率和质量。

4.4 在线热设备切换电路有助于减少经济损失

鄂钢静电转炉除尘器在工作的过程当中一旦无法运行，会导致整个厂区的车间停止工作，这降低了经营收益。而通过高频电源改造之后应用的在线热设备切换电路形式，即使有一台HLG电源发生故障，可以及时启动备用电源。确保整个转炉电除尘器在稳定运行状态，而且为鄂钢的电源维修工人提供了一定的空间，能够帮助鄂钢减少不必要的经济损失。

4.5 节能效果良好

鄂钢静电转炉电除尘器高频电源改造之后，采用的HLG电源逆变技术、采用非晶材料作为变压器铁芯，提升了功率因数，自然节能效果更好。而且高频电源应用增大电晕功率，电场粉尘荷电效果增强、吸附力提升，对冶炼厂的除尘工作提供更多的支持节能效果好。

5 结束语

综合以上分析可见，应用HLG电源确保转炉电除尘器提供高频恒流高压直流电，确保鄂钢静电转炉除尘器有稳定的电力能源，持续性工作，满足鄂钢对除尘的要求。转炉电除尘器应用高频电源后给设备提供稳定电力供应，而且节能，除尘效果明显提升，对鄂钢的实际运行具有重要价值。