軟穩電源在富氧底吹爐銅冶煉電收塵中的應用

呂 軍

(山西北方銅業有限公司，山西 運城 043700)

0 引言

電收塵器由放電極和收塵極組成，運行過程中，放電極在高壓電的作用下，在電極周圍引發電暈放電，電暈放電產生的負電荷在異極空間內運動，含塵煙氣從電收塵器收塵入口進入，電暈放電電荷與粉塵氣流相碰撞形成荷電粉塵，荷電粉塵電荷量達到一定程度時在電場力作用下向收塵極運動，最后沉積于收塵板上，積灰厚度達到一定值時通過振打系統敲落進入灰倉中。

傳統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定、停電后再送電時間長、電場能耗高等缺點，因此，提出采用一種新的電除塵技術，即使用軟穩電源解決工頻整流電源電收塵器放電電壓不穩定的問題，并通過實踐驗證為后續工頻電吸塵器的改造積累經驗。

1 軟穩電源工作原理

軟穩電源是指軟特性、準直流電源，“軟”是指電源性質屬于軟特性，即電源輸出電壓、 電流隨負載大小的變化而變化，是針對常規電源的硬特性來說的；“穩”是指電源波形是一條穩定的直線，即電源輸出穩定的直流，是針對常規工頻整流電源的脈動性來說的。軟穩電源的輸出電壓波形表現如圖1所示。

圖1 軟穩電源輸出電壓波形

軟穩電源采用三相電源供電，經過濾波整流、電壓調整、高頻逆變、閃絡控制等環節，為電場提供可靠的始終處于火花始發點電壓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法連續收塵的弊端。三相輸入電壓經過可控整流，并根據上位機記憶的控制配方調整輸出電壓后，經過高頻逆變升壓并整流，使放電電壓波動較小，穩定于電收塵器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進行收塵，為了對比軟穩電源和工頻整流電源兩種電收塵系統的收塵效果，僅對1號電收塵器進行軟穩電源改造。2021年12月改造完成后經3個月的試運行測試，軟穩電源運行情況基本良好。以2022年2月電收塵器運行情況為例，軟穩電源(1號電收塵器)和工頻整流電源(2號電收塵器)送電情況對比見表1。

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

2022年2 月底吹爐電收塵器收塵測定結果和收塵效率見表2。隨著軟穩電源的運行時間越長，其運行效果越好，收塵效率逐步提升，到2022年2月軟穩電源月平均收塵效率達到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，月平均值達到1.40 g/m3，作業環境得到了明顯改善。

表1軟穩電源和工頻整流電源輸出電壓時長 單位：h

表2 2022年2月底吹爐電收塵效果

3 軟穩電源運行優、缺點

3.1 軟穩電源優點

(1) 在底吹爐巡檢時發現，試運行期間軟穩電源二次電壓比工頻電源提升更快，即二次電壓到達30 kV所用時間比工頻電源減少1～2 h。

(2) 軟穩電源運行過程中，二次電壓基本穩定在40 kV左右，不存在大幅波動，而工頻電源在運行過程中存在大幅波動現象。

(3) 軟穩電源收塵效率高于工頻電源收塵效率，送電情況更好。

3.2 軟穩電源缺點

(1) 軟穩電源試運行期間，數次出現高壓電纜線(3 m)燒損故障導致各電場停機長達數十小時，故障率較高，曾因運行二次電壓過高導致磁軸斷裂而更換了7根磁軸。

(2) 試運行的3個月處于氣溫較低月份，其設備溫度顯示較高，后期隨著氣溫的上升，設備溫度繼續升高可能會導致軟穩電源停運及電收塵器停工的情況。

(3) 軟穩電源電路板和控制器屬于廠家獨家技術產品，市場通用性低，后期可能面臨設備備件壟斷、維修成本較高的問題。

3.3 軟穩電源改進措施

(1) 針對瓷軸斷裂問題，對軟穩電源電收塵器絕緣瓷軸進行了改造，將石英瓷軸全部更換為絕緣效果更好的95瓷軸；嚴格控制軟穩電源輸出電壓在50 kV以下，出現超過50 kV的電壓時及時調整送電參數。這兩種措施實施后，軟穩電源連續運行8個月，未再出現瓷軸斷裂現象。

(2) 針對軟穩電源設備溫度高及煙氣腐蝕的問題，對軟穩電源設備安置方式進行了改進，將其置于密封小房內，在房內底層鋪蓋隔熱棉，房內安裝空調，合理控制軟穩電源設備所處溫度，避免SO2等煙氣進入，從而解決溫度高及煙氣腐蝕問題。

(3) 針對設備備件技術產品價格可能導致維修成本高的問題，與軟穩電源廠家簽訂后期技術維護協議，約定控制系統的備品備件及后續售后服務價格，有效控制軟穩電源后期維修維護成本。

4 結束語

富氧底吹爐1號電收塵器改造后，收塵效率明顯提升，降低了進入制酸工段的煙塵量，減少了凈化工段的處理量，改善了電收塵作業環境質量，在進一步提升經濟效益的同時，為全面推廣軟穩電源創造條件。