軟穩(wěn)電源在富氧底吹爐銅冶煉電收塵中的應(yīng)用

呂 軍

(山西北方銅業(yè)有限公司，山西 運(yùn)城 043700)

0 引言

電收塵器由放電極和收塵極組成，運(yùn)行過(guò)程中，放電極在高壓電的作用下，在電極周?chē)l(fā)電暈放電，電暈放電產(chǎn)生的負(fù)電荷在異極空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，含塵煙氣從電收塵器收塵入口進(jìn)入，電暈放電電荷與粉塵氣流相碰撞形成荷電粉塵，荷電粉塵電荷量達(dá)到一定程度時(shí)在電場(chǎng)力作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)，最后沉積于收塵板上，積灰厚度達(dá)到一定值時(shí)通過(guò)振打系統(tǒng)敲落進(jìn)入灰倉(cāng)中。

傳統(tǒng)的電收塵器電源采用工頻整流電源，但工頻整流電源具有電收塵器放電電壓不穩(wěn)定、停電后再送電時(shí)間長(zhǎng)、電場(chǎng)能耗高等缺點(diǎn)，因此，提出采用一種新的電除塵技術(shù)，即使用軟穩(wěn)電源解決工頻整流電源電收塵器放電電壓不穩(wěn)定的問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證為后續(xù)工頻電吸塵器的改造積累經(jīng)驗(yàn)。

1 軟穩(wěn)電源工作原理

軟穩(wěn)電源是指軟特性、準(zhǔn)直流電源，“軟”是指電源性質(zhì)屬于軟特性，即電源輸出電壓、 電流隨負(fù)載大小的變化而變化，是針對(duì)常規(guī)電源的硬特性來(lái)說(shuō)的；“穩(wěn)”是指電源波形是一條穩(wěn)定的直線，即電源輸出穩(wěn)定的直流，是針對(duì)常規(guī)工頻整流電源的脈動(dòng)性來(lái)說(shuō)的。軟穩(wěn)電源的輸出電壓波形表現(xiàn)如圖1所示。

圖1 軟穩(wěn)電源輸出電壓波形

軟穩(wěn)電源采用三相電源供電，經(jīng)過(guò)濾波整流、電壓調(diào)整、高頻逆變、閃絡(luò)控制等環(huán)節(jié)，為電場(chǎng)提供可靠的始終處于火花始發(fā)點(diǎn)電壓Vf以下臨界處的輸出電壓Vt，減少了火花電壓造成的能量損失及無(wú)法連續(xù)收塵的弊端。三相輸入電壓經(jīng)過(guò)可控整流，并根據(jù)上位機(jī)記憶的控制配方調(diào)整輸出電壓后，經(jīng)過(guò)高頻逆變升壓并整流，使放電電壓波動(dòng)較小，穩(wěn)定于電收塵器Vf以下的Vt處。

2 電收塵改造效果

某冶煉廠富氧底吹爐銅冶煉電收塵器采用雙室四電場(chǎng)進(jìn)行收塵，為了對(duì)比軟穩(wěn)電源和工頻整流電源兩種電收塵系統(tǒng)的收塵效果，僅對(duì)1號(hào)電收塵器進(jìn)行軟穩(wěn)電源改造。2021年12月改造完成后經(jīng)3個(gè)月的試運(yùn)行測(cè)試，軟穩(wěn)電源運(yùn)行情況基本良好。以2022年2月電收塵器運(yùn)行情況為例，軟穩(wěn)電源(1號(hào)電收塵器)和工頻整流電源(2號(hào)電收塵器)送電情況對(duì)比見(jiàn)表1。

由表1可知，軟穩(wěn)電源在一電場(chǎng)、二電場(chǎng)、三電場(chǎng)的二次電壓大于30 kV的占比較高，而工頻整流電源在四電場(chǎng)的占比較高；軟穩(wěn)電源二次電壓在30 kV以上的時(shí)長(zhǎng)大于工頻整流電源。電收塵二次電壓大于25 kV，粉塵才能荷電。由此判斷軟穩(wěn)電源放電情況穩(wěn)定，基本可穩(wěn)定在40 kV左右。

2022年2 月底吹爐電收塵器收塵測(cè)定結(jié)果和收塵效率見(jiàn)表2。隨著軟穩(wěn)電源的運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，其運(yùn)行效果越好，收塵效率逐步提升，到2022年2月軟穩(wěn)電源月平均收塵效率達(dá)到88.50 %，高于工頻整流電源，其電收塵出口塵濃度降至2 g/m3以下，月平均值達(dá)到1.40 g/m3，作業(yè)環(huán)境得到了明顯改善。

表1軟穩(wěn)電源和工頻整流電源輸出電壓時(shí)長(zhǎng) 單位：h

表2 2022年2月底吹爐電收塵效果

3 軟穩(wěn)電源運(yùn)行優(yōu)、缺點(diǎn)

3.1 軟穩(wěn)電源優(yōu)點(diǎn)

(1) 在底吹爐巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，試運(yùn)行期間軟穩(wěn)電源二次電壓比工頻電源提升更快，即二次電壓到達(dá)30 kV所用時(shí)間比工頻電源減少1～2 h。

(2) 軟穩(wěn)電源運(yùn)行過(guò)程中，二次電壓基本穩(wěn)定在40 kV左右，不存在大幅波動(dòng)，而工頻電源在運(yùn)行過(guò)程中存在大幅波動(dòng)現(xiàn)象。

(3) 軟穩(wěn)電源收塵效率高于工頻電源收塵效率，送電情況更好。

3.2 軟穩(wěn)電源缺點(diǎn)

(1) 軟穩(wěn)電源試運(yùn)行期間，數(shù)次出現(xiàn)高壓電纜線(3 m)燒損故障導(dǎo)致各電場(chǎng)停機(jī)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十小時(shí)，故障率較高，曾因運(yùn)行二次電壓過(guò)高導(dǎo)致磁軸斷裂而更換了7根磁軸。

(2) 試運(yùn)行的3個(gè)月處于氣溫較低月份，其設(shè)備溫度顯示較高，后期隨著氣溫的上升，設(shè)備溫度繼續(xù)升高可能會(huì)導(dǎo)致軟穩(wěn)電源停運(yùn)及電收塵器停工的情況。

(3) 軟穩(wěn)電源電路板和控制器屬于廠家獨(dú)家技術(shù)產(chǎn)品，市場(chǎng)通用性低，后期可能面臨設(shè)備備件壟斷、維修成本較高的問(wèn)題。

3.3 軟穩(wěn)電源改進(jìn)措施

(1) 針對(duì)瓷軸斷裂問(wèn)題，對(duì)軟穩(wěn)電源電收塵器絕緣瓷軸進(jìn)行了改造，將石英瓷軸全部更換為絕緣效果更好的95瓷軸；嚴(yán)格控制軟穩(wěn)電源輸出電壓在50 kV以下，出現(xiàn)超過(guò)50 kV的電壓時(shí)及時(shí)調(diào)整送電參數(shù)。這兩種措施實(shí)施后，軟穩(wěn)電源連續(xù)運(yùn)行8個(gè)月，未再出現(xiàn)瓷軸斷裂現(xiàn)象。

(2) 針對(duì)軟穩(wěn)電源設(shè)備溫度高及煙氣腐蝕的問(wèn)題，對(duì)軟穩(wěn)電源設(shè)備安置方式進(jìn)行了改進(jìn)，將其置于密封小房?jī)?nèi)，在房?jī)?nèi)底層鋪蓋隔熱棉，房?jī)?nèi)安裝空調(diào)，合理控制軟穩(wěn)電源設(shè)備所處溫度，避免SO2等煙氣進(jìn)入，從而解決溫度高及煙氣腐蝕問(wèn)題。

(3) 針對(duì)設(shè)備備件技術(shù)產(chǎn)品價(jià)格可能導(dǎo)致維修成本高的問(wèn)題，與軟穩(wěn)電源廠家簽訂后期技術(shù)維護(hù)協(xié)議，約定控制系統(tǒng)的備品備件及后續(xù)售后服務(wù)價(jià)格，有效控制軟穩(wěn)電源后期維修維護(hù)成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

富氧底吹爐1號(hào)電收塵器改造后，收塵效率明顯提升，降低了進(jìn)入制酸工段的煙塵量，減少了凈化工段的處理量，改善了電收塵作業(yè)環(huán)境質(zhì)量，在進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，為全面推廣軟穩(wěn)電源創(chuàng)造條件。