高壓電場(chǎng)節(jié)能模式改造

趙曉亮

摘 要：通過高壓電場(chǎng)節(jié)能模式的開發(fā)，改變150T干法除塵系統(tǒng)的靜電除塵器工作模式，降低故障率，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：高壓電場(chǎng) 節(jié)能 靜電除塵器 滿負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（b）-0109-02

應(yīng)節(jié)能環(huán)保要求，在河北鋼鐵“綠色發(fā)展”戰(zhàn)略和宣鋼公司“提質(zhì)增效獻(xiàn)一計(jì)”活動(dòng)政策指引下，我們積極探索，不放過一個(gè)細(xì)節(jié)，從小處入手，通過優(yōu)化工藝設(shè)備參數(shù)，達(dá)到降低能源消耗，降低煉鋼成本的目的。150T轉(zhuǎn)爐的干法除塵系統(tǒng)以靜電除塵器為主要核心設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)靜電除塵器電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，有效降低電場(chǎng)的電能消耗。

1 系統(tǒng)及工藝概述

干法除塵系統(tǒng)的靜電除器由A，B，C，D四個(gè)電場(chǎng)組成，其中A，B電場(chǎng)安裝在靜電除塵器入口，60%～70%的煙塵由A，B電場(chǎng)收集，其余由C，D電場(chǎng)收集。A，B電場(chǎng)一次側(cè)電流約為300～400 A，二次側(cè)電壓約為40～55 kV；C，D電場(chǎng)一次側(cè)電流約為600 A，二次側(cè)電壓約為50～60 kV。在電場(chǎng)投用的這兩年時(shí)間里，除塵效果良好，煙氣含塵量小于10 mg/m3。但電場(chǎng)一直處于接近于滿負(fù)荷狀態(tài)，尤以C，D電場(chǎng)嚴(yán)重，因?yàn)闊焿m經(jīng)過A，B電場(chǎng)后，比電阻增加，C，D電場(chǎng)平均電壓和電流一直處于一個(gè)很高的水平，且在非吹煉階段四個(gè)電場(chǎng)也處于高電壓水平，所以就造成了電能的巨大浪費(fèi)。長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，造成設(shè)備溫升高，造成設(shè)備故障較多，影響設(shè)備的使用壽命。

2 控制方案

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況和基于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗的目的。首先開發(fā)出一種全新的控制方式，即在吹煉時(shí)期電場(chǎng)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式，在非吹煉階段電場(chǎng)即降低負(fù)荷工作在低電壓模式即節(jié)能模式。這樣就能大大降低電場(chǎng)的電能消耗，且電場(chǎng)設(shè)備也不會(huì)一直工作在滿負(fù)荷狀態(tài)。根據(jù)對(duì)電場(chǎng)內(nèi)部的觀察和對(duì)C，D電場(chǎng)在標(biāo)準(zhǔn)模式下的電壓和電流的分析，認(rèn)為在標(biāo)準(zhǔn)模式下，C，D電場(chǎng)提供的能量也遠(yuǎn)超出工藝需求，所以針對(duì)這一現(xiàn)象，在保證除塵效果的前提下，對(duì)C，D電場(chǎng)的電壓和電流進(jìn)行了限幅處理，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

對(duì)高壓電場(chǎng)的節(jié)能模式的開發(fā)分為兩個(gè)部分，第一步首先完成在非吹煉期間使得四個(gè)電場(chǎng)工作在低電壓模式，該模式投用后，根據(jù)實(shí)際情況在繼續(xù)進(jìn)行第二步，在保證除塵效果的前提下，對(duì)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式下的C，D電場(chǎng)電壓和電流進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能的效果。

3 技術(shù)原理

靜電除塵器電源系統(tǒng)由智能控制柜，高壓整流變壓器，信號(hào)傳輸光纜等組成。如圖1所示，智能控制單元輸出脈沖控制信號(hào)給脈沖變換單元，控制SCR整流器相位角，SCR整流器由處于同一相位上的兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管構(gòu)成。通過高壓采集單元采集變壓器二次側(cè)電壓和電流信號(hào)，并通過光纜將該信號(hào)傳輸?shù)街悄芸刂茊卧?，通過其內(nèi)部引入的模糊控制數(shù)學(xué)模型計(jì)算，來控制晶閘管的相位角，從而達(dá)到控制變壓器二次側(cè)電流和電壓的目的。

靜電除塵器主要目的就是對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的煙塵進(jìn)行凈化處理，所以其和轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)緊密相關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)爐冶煉完畢后，基本沒有沒有煙氣產(chǎn)生，當(dāng)此時(shí)讓電場(chǎng)繼續(xù)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式下，勢(shì)必會(huì)造成電能的巨大浪費(fèi)。因此在非吹煉期間只要將電場(chǎng)的電流和電壓降低就可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)的節(jié)能目的。

電場(chǎng)由A，B，C，D四個(gè)電場(chǎng)組成，其中A，B兩個(gè)電場(chǎng)處于電場(chǎng)的進(jìn)口，C，D電場(chǎng)處于電場(chǎng)的出口。轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)生的煙塵經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器降溫調(diào)質(zhì)后進(jìn)入靜電除塵器內(nèi)部，由于A，B電場(chǎng)內(nèi)部煙塵量較大，比電阻較小，電離程度大，閃絡(luò)次數(shù)較多，而經(jīng)過A，B電場(chǎng)凈化后的煙氣到達(dá)C，D電場(chǎng)后，比電阻明顯增大，電離程度較低，那么C，D電場(chǎng)的自消式閃絡(luò)將比較少，火化率較低，那么電壓和電流將處于很高的水平。但隨之而來的就是大多數(shù)靜電除塵器都會(huì)出現(xiàn)的反電暈現(xiàn)象，即隨著能量的不斷注入，當(dāng)收塵效率達(dá)到最佳除塵效率后，如果繼續(xù)加強(qiáng)電能的注入，高比電阻值的粉塵將會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，灰塵電荷不能很快的移動(dòng)至集電極，結(jié)果灰塵之間就有很強(qiáng)的電場(chǎng)，將導(dǎo)致灰層內(nèi)的局部放電，同時(shí)產(chǎn)生正電荷離子，將已分離的粉塵再次返回至氣流中，不僅造成電能的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也造成電場(chǎng)內(nèi)部二次揚(yáng)塵，造成除塵效率低下。圖2為電場(chǎng)電壓和煙氣排放的一直數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出，即使電場(chǎng)電壓增加到很高，但排放的煙塵卻沒有明顯的變化。當(dāng)前C，D電場(chǎng)在正常模式下工作電壓可以達(dá)到55KV，電流在2200～2700 mA。已經(jīng)大大超出了最佳除塵電壓，因此可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)除塵效果，將C，D電場(chǎng)的參數(shù)做適當(dāng)?shù)膬?yōu)化處理。

4 技術(shù)方案

4.1 電場(chǎng)節(jié)能模式的開發(fā)

制定出以下的節(jié)能模式方案：在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，C，D電場(chǎng)首先進(jìn)入節(jié)能模式，A，B電場(chǎng)為收集濺渣護(hù)爐時(shí)的煙氣仍然工作在高電壓模式，待濺渣護(hù)爐完畢后，A，B電場(chǎng)也工作在節(jié)能模式下。直到下一次兌鐵信號(hào)來臨，四個(gè)電場(chǎng)恢復(fù)到高電壓模式。具體實(shí)施步驟如下。

（1）修改高壓電場(chǎng)控制柜參數(shù)，增加工作模式2，并設(shè)置其二次側(cè)電壓幅值為Us=35 kV，并在通訊設(shè)置中允許PLC變更模式選擇。

（2）重新設(shè)置電場(chǎng)與PLC之間的通訊參數(shù)，增加PLC控制高壓電場(chǎng)模式選擇參數(shù)和模式使能參數(shù)，如A電場(chǎng)增加DB201.DBX0.4為電場(chǎng)模式選擇使能開關(guān)，增加DB201.DBB2為電場(chǎng)模式選擇，當(dāng)DB201.DBX0.4從0變?yōu)?時(shí)，模式選擇有效，同時(shí)DB201.DBB2給出當(dāng)期電場(chǎng)需要工作的模式，為1時(shí)電場(chǎng)處于工作模式1，即為高電壓模式，為2時(shí)電場(chǎng)處于工作模式2，即為節(jié)能模式。

（3）編制程序，實(shí)現(xiàn)在出鋼時(shí)，C，D電場(chǎng)進(jìn)入工作模式2，濺渣護(hù)爐結(jié)束后，A，B電場(chǎng)進(jìn)入工作模式2，即濺渣護(hù)爐結(jié)束后，四個(gè)電場(chǎng)全部進(jìn)入節(jié)能模式，直到轉(zhuǎn)爐兌鐵信號(hào)到來，高壓電場(chǎng)恢復(fù)至工作模式1。

（4）繪制HMI畫面，增加電場(chǎng)手自動(dòng)切換，在自動(dòng)狀態(tài)下，按照步驟3執(zhí)行，手動(dòng)狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)高壓電場(chǎng)1，2模式的切換。

4.2 C，D電場(chǎng)參數(shù)優(yōu)化

C，D電場(chǎng)工作在最佳電暈?zāi)：β实哪：齼?yōu)化模式下工作，電場(chǎng)內(nèi)部閃絡(luò)次數(shù)很少，電壓和電流一直維持在很高的位置，二次側(cè)電壓Us大約維持在60～70 kV之間，二次側(cè)電流Is大約在2900～3000 mA，接近于設(shè)備的滿負(fù)荷工作狀態(tài)，綜合以上分析，C，D電場(chǎng)的工作方式不僅造成電能的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也產(chǎn)生了一定的反電暈現(xiàn)象。高壓控制柜內(nèi)快熔燒壞故障較多有發(fā)生，且變壓器的油溫高達(dá)80 ℃，HV檢測(cè)單元因?yàn)楦邷匾步?jīng)常保護(hù)造成控制柜報(bào)光纜故障。為增強(qiáng)電場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和節(jié)能效果，需要對(duì)電場(chǎng)的控制參數(shù)進(jìn)行修整，以適應(yīng)當(dāng)前的工況。

4.3 運(yùn)行情況

設(shè)備投用以來，沒有影響電場(chǎng)的除塵效率，不僅節(jié)約了大量的電能，同時(shí)設(shè)備溫度和線纜溫度由原有的50℃降低至30攝氏度，故障率明顯降低。

5 結(jié)語

在沒有影響除塵效果的前提下，開發(fā)靜電除塵器的節(jié)電模式，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，同時(shí)有效的降低了設(shè)備的負(fù)荷，增加了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定率和使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙會(huì)良，羅承沐，覃穆，等.電除塵中的高壓供電技術(shù)[J].高電壓技術(shù)，1996（1）：66-69.

[2] 蒙騮.火電廠影響電除塵器性能的主要因素[J].2006，11.endprint

摘 要：通過高壓電場(chǎng)節(jié)能模式的開發(fā)，改變150T干法除塵系統(tǒng)的靜電除塵器工作模式，降低故障率，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：高壓電場(chǎng) 節(jié)能 靜電除塵器 滿負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（b）-0109-02

應(yīng)節(jié)能環(huán)保要求，在河北鋼鐵“綠色發(fā)展”戰(zhàn)略和宣鋼公司“提質(zhì)增效獻(xiàn)一計(jì)”活動(dòng)政策指引下，我們積極探索，不放過一個(gè)細(xì)節(jié)，從小處入手，通過優(yōu)化工藝設(shè)備參數(shù)，達(dá)到降低能源消耗，降低煉鋼成本的目的。150T轉(zhuǎn)爐的干法除塵系統(tǒng)以靜電除塵器為主要核心設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)靜電除塵器電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，有效降低電場(chǎng)的電能消耗。

1 系統(tǒng)及工藝概述

干法除塵系統(tǒng)的靜電除器由A，B，C，D四個(gè)電場(chǎng)組成，其中A，B電場(chǎng)安裝在靜電除塵器入口，60%～70%的煙塵由A，B電場(chǎng)收集，其余由C，D電場(chǎng)收集。A，B電場(chǎng)一次側(cè)電流約為300～400 A，二次側(cè)電壓約為40～55 kV；C，D電場(chǎng)一次側(cè)電流約為600 A，二次側(cè)電壓約為50～60 kV。在電場(chǎng)投用的這兩年時(shí)間里，除塵效果良好，煙氣含塵量小于10 mg/m3。但電場(chǎng)一直處于接近于滿負(fù)荷狀態(tài)，尤以C，D電場(chǎng)嚴(yán)重，因?yàn)闊焿m經(jīng)過A，B電場(chǎng)后，比電阻增加，C，D電場(chǎng)平均電壓和電流一直處于一個(gè)很高的水平，且在非吹煉階段四個(gè)電場(chǎng)也處于高電壓水平，所以就造成了電能的巨大浪費(fèi)。長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，造成設(shè)備溫升高，造成設(shè)備故障較多，影響設(shè)備的使用壽命。

2 控制方案

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況和基于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗的目的。首先開發(fā)出一種全新的控制方式，即在吹煉時(shí)期電場(chǎng)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式，在非吹煉階段電場(chǎng)即降低負(fù)荷工作在低電壓模式即節(jié)能模式。這樣就能大大降低電場(chǎng)的電能消耗，且電場(chǎng)設(shè)備也不會(huì)一直工作在滿負(fù)荷狀態(tài)。根據(jù)對(duì)電場(chǎng)內(nèi)部的觀察和對(duì)C，D電場(chǎng)在標(biāo)準(zhǔn)模式下的電壓和電流的分析，認(rèn)為在標(biāo)準(zhǔn)模式下，C，D電場(chǎng)提供的能量也遠(yuǎn)超出工藝需求，所以針對(duì)這一現(xiàn)象，在保證除塵效果的前提下，對(duì)C，D電場(chǎng)的電壓和電流進(jìn)行了限幅處理，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

對(duì)高壓電場(chǎng)的節(jié)能模式的開發(fā)分為兩個(gè)部分，第一步首先完成在非吹煉期間使得四個(gè)電場(chǎng)工作在低電壓模式，該模式投用后，根據(jù)實(shí)際情況在繼續(xù)進(jìn)行第二步，在保證除塵效果的前提下，對(duì)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式下的C，D電場(chǎng)電壓和電流進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能的效果。

3 技術(shù)原理

靜電除塵器電源系統(tǒng)由智能控制柜，高壓整流變壓器，信號(hào)傳輸光纜等組成。如圖1所示，智能控制單元輸出脈沖控制信號(hào)給脈沖變換單元，控制SCR整流器相位角，SCR整流器由處于同一相位上的兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管構(gòu)成。通過高壓采集單元采集變壓器二次側(cè)電壓和電流信號(hào)，并通過光纜將該信號(hào)傳輸?shù)街悄芸刂茊卧ㄟ^其內(nèi)部引入的模糊控制數(shù)學(xué)模型計(jì)算，來控制晶閘管的相位角，從而達(dá)到控制變壓器二次側(cè)電流和電壓的目的。

靜電除塵器主要目的就是對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的煙塵進(jìn)行凈化處理，所以其和轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)緊密相關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)爐冶煉完畢后，基本沒有沒有煙氣產(chǎn)生，當(dāng)此時(shí)讓電場(chǎng)繼續(xù)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式下，勢(shì)必會(huì)造成電能的巨大浪費(fèi)。因此在非吹煉期間只要將電場(chǎng)的電流和電壓降低就可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)的節(jié)能目的。

電場(chǎng)由A，B，C，D四個(gè)電場(chǎng)組成，其中A，B兩個(gè)電場(chǎng)處于電場(chǎng)的進(jìn)口，C，D電場(chǎng)處于電場(chǎng)的出口。轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)生的煙塵經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器降溫調(diào)質(zhì)后進(jìn)入靜電除塵器內(nèi)部，由于A，B電場(chǎng)內(nèi)部煙塵量較大，比電阻較小，電離程度大，閃絡(luò)次數(shù)較多，而經(jīng)過A，B電場(chǎng)凈化后的煙氣到達(dá)C，D電場(chǎng)后，比電阻明顯增大，電離程度較低，那么C，D電場(chǎng)的自消式閃絡(luò)將比較少，火化率較低，那么電壓和電流將處于很高的水平。但隨之而來的就是大多數(shù)靜電除塵器都會(huì)出現(xiàn)的反電暈現(xiàn)象，即隨著能量的不斷注入，當(dāng)收塵效率達(dá)到最佳除塵效率后，如果繼續(xù)加強(qiáng)電能的注入，高比電阻值的粉塵將會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，灰塵電荷不能很快的移動(dòng)至集電極，結(jié)果灰塵之間就有很強(qiáng)的電場(chǎng)，將導(dǎo)致灰層內(nèi)的局部放電，同時(shí)產(chǎn)生正電荷離子，將已分離的粉塵再次返回至氣流中，不僅造成電能的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也造成電場(chǎng)內(nèi)部二次揚(yáng)塵，造成除塵效率低下。圖2為電場(chǎng)電壓和煙氣排放的一直數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出，即使電場(chǎng)電壓增加到很高，但排放的煙塵卻沒有明顯的變化。當(dāng)前C，D電場(chǎng)在正常模式下工作電壓可以達(dá)到55KV，電流在2200～2700 mA。已經(jīng)大大超出了最佳除塵電壓，因此可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)除塵效果，將C，D電場(chǎng)的參數(shù)做適當(dāng)?shù)膬?yōu)化處理。

4 技術(shù)方案

4.1 電場(chǎng)節(jié)能模式的開發(fā)

制定出以下的節(jié)能模式方案：在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，C，D電場(chǎng)首先進(jìn)入節(jié)能模式，A，B電場(chǎng)為收集濺渣護(hù)爐時(shí)的煙氣仍然工作在高電壓模式，待濺渣護(hù)爐完畢后，A，B電場(chǎng)也工作在節(jié)能模式下。直到下一次兌鐵信號(hào)來臨，四個(gè)電場(chǎng)恢復(fù)到高電壓模式。具體實(shí)施步驟如下。

（1）修改高壓電場(chǎng)控制柜參數(shù)，增加工作模式2，并設(shè)置其二次側(cè)電壓幅值為Us=35 kV，并在通訊設(shè)置中允許PLC變更模式選擇。

（2）重新設(shè)置電場(chǎng)與PLC之間的通訊參數(shù)，增加PLC控制高壓電場(chǎng)模式選擇參數(shù)和模式使能參數(shù)，如A電場(chǎng)增加DB201.DBX0.4為電場(chǎng)模式選擇使能開關(guān)，增加DB201.DBB2為電場(chǎng)模式選擇，當(dāng)DB201.DBX0.4從0變?yōu)?時(shí)，模式選擇有效，同時(shí)DB201.DBB2給出當(dāng)期電場(chǎng)需要工作的模式，為1時(shí)電場(chǎng)處于工作模式1，即為高電壓模式，為2時(shí)電場(chǎng)處于工作模式2，即為節(jié)能模式。

（3）編制程序，實(shí)現(xiàn)在出鋼時(shí)，C，D電場(chǎng)進(jìn)入工作模式2，濺渣護(hù)爐結(jié)束后，A，B電場(chǎng)進(jìn)入工作模式2，即濺渣護(hù)爐結(jié)束后，四個(gè)電場(chǎng)全部進(jìn)入節(jié)能模式，直到轉(zhuǎn)爐兌鐵信號(hào)到來，高壓電場(chǎng)恢復(fù)至工作模式1。

（4）繪制HMI畫面，增加電場(chǎng)手自動(dòng)切換，在自動(dòng)狀態(tài)下，按照步驟3執(zhí)行，手動(dòng)狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)高壓電場(chǎng)1，2模式的切換。

4.2 C，D電場(chǎng)參數(shù)優(yōu)化

C，D電場(chǎng)工作在最佳電暈?zāi)：β实哪：齼?yōu)化模式下工作，電場(chǎng)內(nèi)部閃絡(luò)次數(shù)很少，電壓和電流一直維持在很高的位置，二次側(cè)電壓Us大約維持在60～70 kV之間，二次側(cè)電流Is大約在2900～3000 mA，接近于設(shè)備的滿負(fù)荷工作狀態(tài)，綜合以上分析，C，D電場(chǎng)的工作方式不僅造成電能的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也產(chǎn)生了一定的反電暈現(xiàn)象。高壓控制柜內(nèi)快熔燒壞故障較多有發(fā)生，且變壓器的油溫高達(dá)80 ℃，HV檢測(cè)單元因?yàn)楦邷匾步?jīng)常保護(hù)造成控制柜報(bào)光纜故障。為增強(qiáng)電場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和節(jié)能效果，需要對(duì)電場(chǎng)的控制參數(shù)進(jìn)行修整，以適應(yīng)當(dāng)前的工況。

4.3 運(yùn)行情況

設(shè)備投用以來，沒有影響電場(chǎng)的除塵效率，不僅節(jié)約了大量的電能，同時(shí)設(shè)備溫度和線纜溫度由原有的50℃降低至30攝氏度，故障率明顯降低。

5 結(jié)語

在沒有影響除塵效果的前提下，開發(fā)靜電除塵器的節(jié)電模式，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，同時(shí)有效的降低了設(shè)備的負(fù)荷，增加了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定率和使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙會(huì)良，羅承沐，覃穆，等.電除塵中的高壓供電技術(shù)[J].高電壓技術(shù)，1996（1）：66-69.

[2] 蒙騮.火電廠影響電除塵器性能的主要因素[J].2006，11.endprint

摘 要：通過高壓電場(chǎng)節(jié)能模式的開發(fā)，改變150T干法除塵系統(tǒng)的靜電除塵器工作模式，降低故障率，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：高壓電場(chǎng) 節(jié)能 靜電除塵器 滿負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（b）-0109-02

應(yīng)節(jié)能環(huán)保要求，在河北鋼鐵“綠色發(fā)展”戰(zhàn)略和宣鋼公司“提質(zhì)增效獻(xiàn)一計(jì)”活動(dòng)政策指引下，我們積極探索，不放過一個(gè)細(xì)節(jié)，從小處入手，通過優(yōu)化工藝設(shè)備參數(shù)，達(dá)到降低能源消耗，降低煉鋼成本的目的。150T轉(zhuǎn)爐的干法除塵系統(tǒng)以靜電除塵器為主要核心設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)靜電除塵器電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，有效降低電場(chǎng)的電能消耗。

1 系統(tǒng)及工藝概述

干法除塵系統(tǒng)的靜電除器由A，B，C，D四個(gè)電場(chǎng)組成，其中A，B電場(chǎng)安裝在靜電除塵器入口，60%～70%的煙塵由A，B電場(chǎng)收集，其余由C，D電場(chǎng)收集。A，B電場(chǎng)一次側(cè)電流約為300～400 A，二次側(cè)電壓約為40～55 kV；C，D電場(chǎng)一次側(cè)電流約為600 A，二次側(cè)電壓約為50～60 kV。在電場(chǎng)投用的這兩年時(shí)間里，除塵效果良好，煙氣含塵量小于10 mg/m3。但電場(chǎng)一直處于接近于滿負(fù)荷狀態(tài)，尤以C，D電場(chǎng)嚴(yán)重，因?yàn)闊焿m經(jīng)過A，B電場(chǎng)后，比電阻增加，C，D電場(chǎng)平均電壓和電流一直處于一個(gè)很高的水平，且在非吹煉階段四個(gè)電場(chǎng)也處于高電壓水平，所以就造成了電能的巨大浪費(fèi)。長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，造成設(shè)備溫升高，造成設(shè)備故障較多，影響設(shè)備的使用壽命。

2 控制方案

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況和基于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗的目的。首先開發(fā)出一種全新的控制方式，即在吹煉時(shí)期電場(chǎng)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式，在非吹煉階段電場(chǎng)即降低負(fù)荷工作在低電壓模式即節(jié)能模式。這樣就能大大降低電場(chǎng)的電能消耗，且電場(chǎng)設(shè)備也不會(huì)一直工作在滿負(fù)荷狀態(tài)。根據(jù)對(duì)電場(chǎng)內(nèi)部的觀察和對(duì)C，D電場(chǎng)在標(biāo)準(zhǔn)模式下的電壓和電流的分析，認(rèn)為在標(biāo)準(zhǔn)模式下，C，D電場(chǎng)提供的能量也遠(yuǎn)超出工藝需求，所以針對(duì)這一現(xiàn)象，在保證除塵效果的前提下，對(duì)C，D電場(chǎng)的電壓和電流進(jìn)行了限幅處理，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

對(duì)高壓電場(chǎng)的節(jié)能模式的開發(fā)分為兩個(gè)部分，第一步首先完成在非吹煉期間使得四個(gè)電場(chǎng)工作在低電壓模式，該模式投用后，根據(jù)實(shí)際情況在繼續(xù)進(jìn)行第二步，在保證除塵效果的前提下，對(duì)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式下的C，D電場(chǎng)電壓和電流進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能的效果。

3 技術(shù)原理

靜電除塵器電源系統(tǒng)由智能控制柜，高壓整流變壓器，信號(hào)傳輸光纜等組成。如圖1所示，智能控制單元輸出脈沖控制信號(hào)給脈沖變換單元，控制SCR整流器相位角，SCR整流器由處于同一相位上的兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管構(gòu)成。通過高壓采集單元采集變壓器二次側(cè)電壓和電流信號(hào)，并通過光纜將該信號(hào)傳輸?shù)街悄芸刂茊卧?，通過其內(nèi)部引入的模糊控制數(shù)學(xué)模型計(jì)算，來控制晶閘管的相位角，從而達(dá)到控制變壓器二次側(cè)電流和電壓的目的。

靜電除塵器主要目的就是對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的煙塵進(jìn)行凈化處理，所以其和轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)緊密相關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)爐冶煉完畢后，基本沒有沒有煙氣產(chǎn)生，當(dāng)此時(shí)讓電場(chǎng)繼續(xù)工作在標(biāo)準(zhǔn)模式下，勢(shì)必會(huì)造成電能的巨大浪費(fèi)。因此在非吹煉期間只要將電場(chǎng)的電流和電壓降低就可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)的節(jié)能目的。

電場(chǎng)由A，B，C，D四個(gè)電場(chǎng)組成，其中A，B兩個(gè)電場(chǎng)處于電場(chǎng)的進(jìn)口，C，D電場(chǎng)處于電場(chǎng)的出口。轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)生的煙塵經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器降溫調(diào)質(zhì)后進(jìn)入靜電除塵器內(nèi)部，由于A，B電場(chǎng)內(nèi)部煙塵量較大，比電阻較小，電離程度大，閃絡(luò)次數(shù)較多，而經(jīng)過A，B電場(chǎng)凈化后的煙氣到達(dá)C，D電場(chǎng)后，比電阻明顯增大，電離程度較低，那么C，D電場(chǎng)的自消式閃絡(luò)將比較少，火化率較低，那么電壓和電流將處于很高的水平。但隨之而來的就是大多數(shù)靜電除塵器都會(huì)出現(xiàn)的反電暈現(xiàn)象，即隨著能量的不斷注入，當(dāng)收塵效率達(dá)到最佳除塵效率后，如果繼續(xù)加強(qiáng)電能的注入，高比電阻值的粉塵將會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，灰塵電荷不能很快的移動(dòng)至集電極，結(jié)果灰塵之間就有很強(qiáng)的電場(chǎng)，將導(dǎo)致灰層內(nèi)的局部放電，同時(shí)產(chǎn)生正電荷離子，將已分離的粉塵再次返回至氣流中，不僅造成電能的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也造成電場(chǎng)內(nèi)部二次揚(yáng)塵，造成除塵效率低下。圖2為電場(chǎng)電壓和煙氣排放的一直數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出，即使電場(chǎng)電壓增加到很高，但排放的煙塵卻沒有明顯的變化。當(dāng)前C，D電場(chǎng)在正常模式下工作電壓可以達(dá)到55KV，電流在2200～2700 mA。已經(jīng)大大超出了最佳除塵電壓，因此可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)除塵效果，將C，D電場(chǎng)的參數(shù)做適當(dāng)?shù)膬?yōu)化處理。

4 技術(shù)方案

4.1 電場(chǎng)節(jié)能模式的開發(fā)

制定出以下的節(jié)能模式方案：在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，C，D電場(chǎng)首先進(jìn)入節(jié)能模式，A，B電場(chǎng)為收集濺渣護(hù)爐時(shí)的煙氣仍然工作在高電壓模式，待濺渣護(hù)爐完畢后，A，B電場(chǎng)也工作在節(jié)能模式下。直到下一次兌鐵信號(hào)來臨，四個(gè)電場(chǎng)恢復(fù)到高電壓模式。具體實(shí)施步驟如下。

（1）修改高壓電場(chǎng)控制柜參數(shù)，增加工作模式2，并設(shè)置其二次側(cè)電壓幅值為Us=35 kV，并在通訊設(shè)置中允許PLC變更模式選擇。

（2）重新設(shè)置電場(chǎng)與PLC之間的通訊參數(shù)，增加PLC控制高壓電場(chǎng)模式選擇參數(shù)和模式使能參數(shù)，如A電場(chǎng)增加DB201.DBX0.4為電場(chǎng)模式選擇使能開關(guān)，增加DB201.DBB2為電場(chǎng)模式選擇，當(dāng)DB201.DBX0.4從0變?yōu)?時(shí)，模式選擇有效，同時(shí)DB201.DBB2給出當(dāng)期電場(chǎng)需要工作的模式，為1時(shí)電場(chǎng)處于工作模式1，即為高電壓模式，為2時(shí)電場(chǎng)處于工作模式2，即為節(jié)能模式。

（3）編制程序，實(shí)現(xiàn)在出鋼時(shí)，C，D電場(chǎng)進(jìn)入工作模式2，濺渣護(hù)爐結(jié)束后，A，B電場(chǎng)進(jìn)入工作模式2，即濺渣護(hù)爐結(jié)束后，四個(gè)電場(chǎng)全部進(jìn)入節(jié)能模式，直到轉(zhuǎn)爐兌鐵信號(hào)到來，高壓電場(chǎng)恢復(fù)至工作模式1。

（4）繪制HMI畫面，增加電場(chǎng)手自動(dòng)切換，在自動(dòng)狀態(tài)下，按照步驟3執(zhí)行，手動(dòng)狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)高壓電場(chǎng)1，2模式的切換。

4.2 C，D電場(chǎng)參數(shù)優(yōu)化

C，D電場(chǎng)工作在最佳電暈?zāi)：β实哪：齼?yōu)化模式下工作，電場(chǎng)內(nèi)部閃絡(luò)次數(shù)很少，電壓和電流一直維持在很高的位置，二次側(cè)電壓Us大約維持在60～70 kV之間，二次側(cè)電流Is大約在2900～3000 mA，接近于設(shè)備的滿負(fù)荷工作狀態(tài)，綜合以上分析，C，D電場(chǎng)的工作方式不僅造成電能的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也產(chǎn)生了一定的反電暈現(xiàn)象。高壓控制柜內(nèi)快熔燒壞故障較多有發(fā)生，且變壓器的油溫高達(dá)80 ℃，HV檢測(cè)單元因?yàn)楦邷匾步?jīng)常保護(hù)造成控制柜報(bào)光纜故障。為增強(qiáng)電場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和節(jié)能效果，需要對(duì)電場(chǎng)的控制參數(shù)進(jìn)行修整，以適應(yīng)當(dāng)前的工況。

4.3 運(yùn)行情況

設(shè)備投用以來，沒有影響電場(chǎng)的除塵效率，不僅節(jié)約了大量的電能，同時(shí)設(shè)備溫度和線纜溫度由原有的50℃降低至30攝氏度，故障率明顯降低。

5 結(jié)語

在沒有影響除塵效果的前提下，開發(fā)靜電除塵器的節(jié)電模式，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，同時(shí)有效的降低了設(shè)備的負(fù)荷，增加了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定率和使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙會(huì)良，羅承沐，覃穆，等.電除塵中的高壓供電技術(shù)[J].高電壓技術(shù)，1996（1）：66-69.

[2] 蒙騮.火電廠影響電除塵器性能的主要因素[J].2006，11.endprint