轉(zhuǎn)爐電除塵高頻電源改造

胡 濤

（江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

貴溪冶煉廠始建于1985年，至今已經(jīng)30余年。貴溪冶煉廠為滿足市場需求，在這30年期間對原有設(shè)備進行的大規(guī)模的升級和擴容改造，將原有產(chǎn)量提高好幾倍。原有的轉(zhuǎn)爐靜電除塵器設(shè)備為國外廠家生產(chǎn)制造，至今沒有經(jīng)過大規(guī)模的擴容改造，原設(shè)計時未考慮到市場飛速發(fā)展，沒有留有足夠的裕量，無法滿足冶煉廠之后大規(guī)模的生產(chǎn)。

為解決轉(zhuǎn)爐電除塵收塵效率低的難題，經(jīng)了解發(fā)現(xiàn)，電除塵用高頻電源裝置［1］在冶金行業(yè)電除塵器上使用較為廣泛，效果良好。經(jīng)過和高頻電源生產(chǎn)廠家現(xiàn)場技術(shù)交流，在轉(zhuǎn)爐電收塵老系統(tǒng)二區(qū)試用兩臺高頻電源，以期達到減排的最終目標。

1 改造前設(shè)備概況

原靜電除塵器為國外廠家，備品備件的采購均是從國內(nèi)采購，且采購的規(guī)格和批次不同。不同規(guī)格的備品備件安裝在電除塵器內(nèi)部，嚴重偏離了原有設(shè)備的設(shè)計要求。例如：部分陽極板的變形和腐蝕導(dǎo)致需要更換，經(jīng)過多年的檢修更換，多種規(guī)格的陽極板安裝在同一個電場區(qū)，導(dǎo)致極板的同級距嚴重偏離設(shè)計值，極板極線不匹配等等，最后導(dǎo)致的是電氣設(shè)備無法正常工作［2］。另外電除塵器入口的均布板損壞沒有機會檢修，也很大程度上導(dǎo)致了電廠內(nèi)部的氣流不均，導(dǎo)致內(nèi)部環(huán)境更加惡劣。

1.1 電源配置

該區(qū)域包括東一區(qū)和西一區(qū)共用1臺高壓發(fā)生器；東二區(qū)和西二區(qū)共用1臺高壓發(fā)生器；三、四區(qū)各1臺高壓發(fā)生器。

1.2 運行情況

所有高壓設(shè)備二次電壓可以到50 kV，二次電流基本沒有。電收塵器除塵效率不高，目前僅為60%～70%。排放在1 000 mg／Nm3左右。貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐老系統(tǒng)靜電除塵器技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐老系統(tǒng)靜電除塵器技術(shù)參數(shù)

1.3 原因分析

1.靜電除塵器本體情況不理想，陽極板，同極距，異極距，振打裝置，清灰系統(tǒng)嚴重偏離設(shè)計值要求。導(dǎo)致電壓無法提升，在低電壓情況下就會發(fā)生嚴重的閃絡(luò)現(xiàn)象。

2.電氣設(shè)備老化，工頻電源效率低，無法提供更大的電流密度，克制反電暈?zāi)芰θ酰撇涣穗姇灧忾]。

3.入口煙氣的濃度和煙氣量遠遠超出了設(shè)計值，入口濃度為40 g／Nm3就已經(jīng)是高濃范圍，本次濃度遠遠超過該值，導(dǎo)致有嚴重的電暈封閉現(xiàn)象。

4.煙氣介質(zhì)主要為 Cu、S、Pb、SiO、As、Bi、Zn等元素，存在大量高比電阻顆粒。大量高比電阻介質(zhì)御制了顆粒的核電，最嚴重的是加強了反電暈現(xiàn)象的發(fā)生。

5.煙氣含有大量的金屬介質(zhì)可能造成陰極線鼓灰，御制電流的釋放，導(dǎo)致電流為0實際情況中，陰極線的針尖已經(jīng)不同程度的裹上了黃豆粒大小的灰，無法去除。

6.低壓振打系統(tǒng)振打力不夠、振打位置不合理等導(dǎo)致極板極線集灰，降低收塵效率。

7.電除塵器入口的煙氣均布板損壞，再加上該臺電除塵器的進口煙道水平距離達不到最初的設(shè)計要求，導(dǎo)致電廠內(nèi)部的氣流嚴重不均。

2 改造原理與方案

2.1 高頻電源原理

高頻電源［3］是將三相交流電經(jīng)整流和濾波后得到約530 V左右的直流電壓，經(jīng)全橋逆變，形成20 kHz左右的交變電流，再經(jīng)高頻變壓器升壓整流后形成高頻高壓脈動直流送電除塵器［4］。高頻電源系統(tǒng)原理框圖［5］如圖1所示。

圖1 高頻電源系統(tǒng)原理框圖

2.2 改造方案

1.將第二區(qū)一臺高壓發(fā)生器和隔離開關(guān)移除，并根據(jù)現(xiàn)場位置大小設(shè)計布置安裝兩臺隔離開關(guān)和兩臺0.4 A／80 kV的高頻電源。

2.另外一臺的高頻配電柜，安裝于電除塵器控制室。

3.優(yōu)化振打機構(gòu)和控制程序，根據(jù)電除塵器整體情況優(yōu)化振打模式。

3 改造后效果分析

熔煉車間轉(zhuǎn)爐一系列電收塵二區(qū)高壓發(fā)生器高頻期間運行總體良好，但西二區(qū)因電場本身情況不理想，陽極板、同極距、異極距，振打裝置嚴重偏離設(shè)計值要求導(dǎo)致二次電壓波動，二次電流無法持續(xù)提高，較東二區(qū)略有差距，具體運行狀況如下所述。

3.1 轉(zhuǎn)爐一系列電收塵高頻運行狀況

轉(zhuǎn)爐一系列電收塵各區(qū)運行狀況見表2。

表2 轉(zhuǎn)爐一系列電收塵各區(qū)運行狀況

從各區(qū)運行數(shù)據(jù)看：二區(qū)使用高頻電源后一定程度提高了運行電流和電壓，增大了設(shè)備運行電功效率，從收塵理論上可以說提升了收塵效率。

3.2 轉(zhuǎn)爐一系列電收塵收塵效率

改造前電收塵檢測表保證效果見表3。

表3 電收塵改造前及改造后效果對比

改造前電收塵歷史檢測數(shù)據(jù)S期［6］4次，B期3次。S期出口濃度加權(quán)平均值為2 052.03 mg／m3，收塵效率加權(quán)平均值為60.35%；B期出口濃度加權(quán)平均值為 730.1 mg／m3，收塵效率加權(quán)平均值［7］為68.08%。

改造后電收塵共檢測S期4次，B期3次，數(shù)據(jù)如下表所示：從上表可以看出，改造后老電收塵B期出口含塵濃度較改造前下降了316.74 mg／m3，收塵效率提高了8.96%；S期出口含塵濃度較改造前下降了1 013.67 mg／m3，收塵效率提高了29.39%。見表4。

表4 電收塵改造后效果對比

3.3 節(jié)能效果

1.高頻電源采用采用IGBT逆變技術(shù)，變壓器采用特殊非晶體材料，相對于工頻可控硅電源，功率因數(shù)更高，損耗更低，有著明顯的節(jié)能效果。

2.高頻電源可增大電暈功率，增加電場粉塵的荷電效果，較好的荷電效果使極板吸附能力增強，除塵效率提高，不需要更高的功耗就達到效果，因而耗電更少。

4 結(jié) 語

高頻改造總體效果得到體現(xiàn)，尤其是S期收塵效率檢測最高達到91.09%提高顯著，但要達到S+B期加權(quán)平均85%以上收塵效率穩(wěn)定運行還有待于進一步持續(xù)改進，這既要有對陳舊設(shè)備的更新?lián)Q代，技術(shù)改進，也要考慮實際煙氣處理量65 000～80 000 nm3／h遠超設(shè)計處理煙氣59 000 nm3／h能力因素。