轉(zhuǎn)爐干法除塵三相電源的可行性研究

李 紀(jì)，王福升

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司鋼軋作業(yè)部，河北 唐山 063200)

首鋼京唐一期300T轉(zhuǎn)爐干法除塵與煤氣回收系統(tǒng)（DDS）之前由SIEMENS/VAI供貨并投入使用，基于當(dāng)時(shí)國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)已無法滿足當(dāng)前的粉塵排放要求，此外，隨轉(zhuǎn)爐容量擴(kuò)大和使用年限的增加，直接增加了煙氣量。因此，對(duì)DDS系統(tǒng)提高效率、升級(jí)改造迫在眉睫。

1 控制系統(tǒng)改造的實(shí)施

1.1 目前電場(chǎng)控制系統(tǒng)存在的問題

目前京唐煉鋼部轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中所出現(xiàn)的部分冒煙現(xiàn)象，而非單一設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常所引起的。針對(duì)該粉塵排放濃度做出對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)及高壓電源系統(tǒng)升級(jí)改造。主要內(nèi)容如下。

1.1.1 電氣及自動(dòng)化部分

DDS排放超標(biāo)是系統(tǒng)問題，應(yīng)有高效的電場(chǎng)控制與清灰設(shè)備相配合，同時(shí)需優(yōu)化工藝操作，設(shè)備精細(xì)化維護(hù)，增加輸灰系統(tǒng)的工作裕量，以及風(fēng)機(jī)、溫度、振打等方面進(jìn)行優(yōu)化控制，需要DDS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多方面協(xié)同控制。

1.1.2 高壓電源部分

高壓電源是干法除塵關(guān)鍵設(shè)備。該系統(tǒng)當(dāng)前使用的單向可控硅調(diào)壓電源。

由于其控制響應(yīng)、執(zhí)行速度慢、電耗大、除塵效率低等，已無法滿足現(xiàn)在國(guó)家粉塵排放要求。

為提高干法除塵排放穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)粉塵排放達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)降低設(shè)備故障率和電耗，進(jìn)行高壓電源系統(tǒng)升級(jí)已是當(dāng)務(wù)之急。

1.2 改造設(shè)計(jì)思路

1.2.1 三相IGBT電源的控制原理

交流電源經(jīng)過濾波器后，再經(jīng)過橋式整流和大容濾波后可在直流母線上獲得穩(wěn)定的直流電壓。IGBT電路負(fù)責(zé)變頻器功率輸出的部分。包含IGBT模塊和IGBT的觸發(fā)電路和電流反饋元件。

直流電壓經(jīng)過IGBT控制后輸出可調(diào)電壓，傳輸至高壓變壓器和高壓整流器，經(jīng)過高壓電抗器傳輸至靜電除塵器內(nèi)部。

高壓采集單元將采集到的電壓、電流信號(hào)通過光纖傳輸?shù)街悄芸刂茊卧?，同時(shí)在操作界面上進(jìn)行顯示，便于對(duì)電場(chǎng)的電壓、電流狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行調(diào)整控制。

控制原理圖如下圖1所示。

1.2.2 電源升級(jí)設(shè)備改造量比較

電源升級(jí)線路變更比較：三相IGBT變頻電源，主進(jìn)線電源為380V，經(jīng)過IGBT變頻后，電壓可達(dá)到460V～660V，然后供電給變壓器。

元器件及安裝尺寸比較：三相IGBT變頻電源，相對(duì)的元器件較多，控制復(fù)雜，元器件尺寸較小，IGBT開關(guān)頻率高，變壓器全波整流，波紋電壓要相對(duì)低，說明直流電壓品質(zhì)要相對(duì)高。

1.2.3 節(jié)能方面

三相IGBT變頻電源，在輸出時(shí)要保證可靠、較高的電壓和電流，根據(jù)功率計(jì)算，它在輸出上是不體現(xiàn)節(jié)能的，它的節(jié)能主要體現(xiàn)在變壓器的消耗上，變頻整流變壓器電抗要比三相可控硅的配套變壓器小1/10以上，電能在變壓器的消耗直線下降，同時(shí)由于電場(chǎng)設(shè)置了電壓、電流限制，也降低了電能消耗。

圖1 三相電源控制系統(tǒng)原理圖

1.3 改造方案

（1）第一至四電場(chǎng)更換三相智能變頻高壓電源(90KV/2200mA)，將比現(xiàn)有電場(chǎng)單相SCR高壓電源(90KV/3000mA)的除塵效率提高一倍，且節(jié)電35%以上，運(yùn)行時(shí)始終保持高壓運(yùn)行，比現(xiàn)有設(shè)備高10KV～20KV，有力克服反電暈現(xiàn)象。

（2）更換三相智能變頻高壓電源后，電場(chǎng)除塵效率和收集粉塵能力大幅提升，

根據(jù)操作工藝變化采用多種控制模式切換，實(shí)現(xiàn)在冶煉周期內(nèi)除塵功率最大化。采用IGBT比現(xiàn)有單相電源控制響應(yīng)速度快50倍～300倍。

（3）利用IGBT變頻控制與智能模糊功率優(yōu)化相結(jié)合的控制技術(shù)，除塵效率比現(xiàn)有系統(tǒng)提高40%～50%的基礎(chǔ)上更加節(jié)省電耗，降低環(huán)保運(yùn)營(yíng)成本。

2 結(jié)語

針對(duì)我國(guó)冶金轉(zhuǎn)爐冶煉周期內(nèi)工藝波動(dòng)大，導(dǎo)致粉塵濃度及比電大等情況，推出的基于IGBT變頻控制技術(shù)與智能控制相結(jié)合的高壓控制系統(tǒng)，滿足轉(zhuǎn)爐排放的要求。本文關(guān)于的電場(chǎng)控制技術(shù)的改造對(duì)其他鋼廠的技術(shù)改造提供了借鑒作用。

[1]佟圣剛.干法除塵條件下的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝探索[J]，山東冶金，2010(6)：10-11.