高压电场节能模式改造

赵晓亮

摘 要：通过高压电场节能模式的开发，改变150T干法除尘系统的静电除尘器工作模式，降低故障率，从而达到节能降耗的目的。

关键词：高压电场 节能 静电除尘器 满负荷

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0109-02

应节能环保要求，在河北钢铁“绿色发展”战略和宣钢公司“提质增效献一计”活动政策指引下，我们积极探索，不放过一个细节，从小处入手，通过优化工艺设备参数，达到降低能源消耗，降低炼钢成本的目的。150T转炉的干法除尘系统以静电除尘器为主要核心设备，根据现有经验，对静电除尘器电源系统进行优化，有效降低电场的电能消耗。

1 系统及工艺概述

干法除尘系统的静电除器由A，B，C，D四个电场组成，其中A，B电场安装在静电除尘器入口，60%～70%的烟尘由A，B电场收集，其余由C，D电场收集。A，B电场一次侧电流约为300～400 A，二次侧电压约为40～55 kV；C，D电场一次侧电流约为600 A，二次侧电压约为50～60 kV。在电场投用的这两年时间里，除尘效果良好，烟气含尘量小于10 mg/m3。但电场一直处于接近于满负荷状态，尤以C，D电场严重，因为烟尘经过A，B电场后，比电阻增加，C，D电场平均电压和电流一直处于一个很高的水平，且在非吹炼阶段四个电场也处于高电压水平，所以就造成了电能的巨大浪费。长时间满负荷运行，造成设备温升高，造成设备故障较多，影响设备的使用寿命。

2 控制方案

根据设备运行情况和基于设备稳定运行和节能降耗的目的。首先开发出一种全新的控制方式，即在吹炼时期电场工作在标准模式，在非吹炼阶段电场即降低负荷工作在低电压模式即节能模式。这样就能大大降低电场的电能消耗，且电场设备也不会一直工作在满负荷状态。根据对电场内部的观察和对C，D电场在标准模式下的电压和电流的分析，认为在标准模式下，C，D电场提供的能量也远超出工艺需求，所以针对这一现象，在保证除尘效果的前提下，对C，D电场的电压和电流进行了限幅处理，进一步达到节能降耗的目的。

对高压电场的节能模式的开发分为两个部分，第一步首先完成在非吹炼期间使得四个电场工作在低电压模式，该模式投用后，根据实际情况在继续进行第二步，在保证除尘效果的前提下，对工作在标准模式下的C，D电场电压和电流进行优化，进一步达到节能的效果。

3 技术原理

静电除尘器电源系统由智能控制柜，高压整流变压器，信号传输光缆等组成。如图1所示，智能控制单元输出脉冲控制信号给脉冲变换单元，控制SCR整流器相位角，SCR整流器由处于同一相位上的两个反并联晶闸管构成。通过高压采集单元采集变压器二次侧电压和电流信号，并通过光缆将该信号传输到智能控制单元，通过其内部引入的模糊控制数学模型计算，来控制晶闸管的相位角，从而达到控制变压器二次侧电流和电压的目的。

静电除尘器主要目的就是对转炉冶炼过程中的烟尘进行净化处理，所以其和转炉的生产紧密相关。当转炉冶炼完毕后，基本没有没有烟气产生，当此时让电场继续工作在标准模式下，势必会造成电能的巨大浪费。因此在非吹炼期间只要将电场的电流和电压降低就可以实现电场的节能目的。

电场由A，B，C，D四个电场组成，其中A，B两个电场处于电场的进口，C，D电场处于电场的出口。转炉吹炼产生的烟尘经过蒸发冷却器降温调质后进入静电除尘器内部，由于A，B电场内部烟尘量较大，比电阻较小，电离程度大，闪络次数较多，而经过A，B电场净化后的烟气到达C，D电场后，比电阻明显增大，电离程度较低，那么C，D电场的自消式闪络将比较少，火化率较低，那么电压和电流将处于很高的水平。但随之而来的就是大多数静电除尘器都会出现的反电晕现象，即随着能量的不断注入，当收尘效率达到最佳除尘效率后，如果继续加强电能的注入，高比电阻值的粉尘将会产生反电晕现象，灰尘电荷不能很快的移动至集电极，结果灰尘之间就有很强的电场，将导致灰层内的局部放电，同时产生正电荷离子，将已分离的粉尘再次返回至气流中，不仅造成电能的巨大浪费，同时也造成电场内部二次扬尘，造成除尘效率低下。图2为电场电压和烟气排放的一直数据对比，可以看出，即使电场电压增加到很高，但排放的烟尘却没有明显的变化。当前C，D电场在正常模式下工作电压可以达到55KV，电流在2200～2700 mA。已经大大超出了最佳除尘电压，因此可以根据现场除尘效果，将C，D电场的参数做适当的优化处理。

4 技术方案

4.1 电场节能模式的开发

制定出以下的节能模式方案：在转炉出钢时，C，D电场首先进入节能模式，A，B电场为收集溅渣护炉时的烟气仍然工作在高电压模式，待溅渣护炉完毕后，A，B电场也工作在节能模式下。直到下一次兑铁信号来临，四个电场恢复到高电压模式。具体实施步骤如下。

（1）修改高压电场控制柜参数，增加工作模式2，并设置其二次侧电压幅值为Us=35 kV，并在通讯设置中允许PLC变更模式选择。

（2）重新设置电场与PLC之间的通讯参数，增加PLC控制高压电场模式选择参数和模式使能参数，如A电场增加DB201.DBX0.4为电场模式选择使能开关，增加DB201.DBB2为电场模式选择，当DB201.DBX0.4从0变为1时，模式选择有效，同时DB201.DBB2给出当期电场需要工作的模式，为1时电场处于工作模式1，即为高电压模式，为2时电场处于工作模式2，即为节能模式。

（3）编制程序，实现在出钢时，C，D电场进入工作模式2，溅渣护炉结束后，A，B电场进入工作模式2，即溅渣护炉结束后，四个电场全部进入节能模式，直到转炉兑铁信号到来，高压电场恢复至工作模式1。

（4）绘制HMI画面，增加电场手自动切换，在自动状态下，按照步骤3执行，手动状态下，可以实现高压电场1，2模式的切换。

4.2 C，D电场参数优化

C，D电场工作在最佳电晕模糊功率的模糊优化模式下工作，电场内部闪络次数很少，电压和电流一直维持在很高的位置，二次侧电压Us大约维持在60～70 kV之间，二次侧电流Is大约在2900～3000 mA，接近于设备的满负荷工作状态，综合以上分析，C，D电场的工作方式不仅造成电能的巨大浪费，同时也产生了一定的反电晕现象。高压控制柜内快熔烧坏故障较多有发生，且变压器的油温高达80 ℃，HV检测单元因为高温也经常保护造成控制柜报光缆故障。为增强电场运行稳定性和节能效果，需要对电场的控制参数进行修整，以适应当前的工况。

4.3 运行情况

设备投用以来，没有影响电场的除尘效率，不仅节约了大量的电能，同时设备温度和线缆温度由原有的50℃降低至30摄氏度，故障率明显降低。

5 结语

在没有影响除尘效果的前提下，开发静电除尘器的节电模式，经济效益十分明显，同时有效的降低了设备的负荷，增加了设备运行稳定率和使用寿命。

参考文献

[1] 赵会良，罗承沐，覃穆，等.电除尘中的高压供电技术[J].高电压技术，1996（1）：66-69.

[2] 蒙骝.火电厂影响电除尘器性能的主要因素[J].2006，11.endprint

摘 要：通过高压电场节能模式的开发，改变150T干法除尘系统的静电除尘器工作模式，降低故障率，从而达到节能降耗的目的。

关键词：高压电场 节能 静电除尘器 满负荷

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0109-02

应节能环保要求，在河北钢铁“绿色发展”战略和宣钢公司“提质增效献一计”活动政策指引下，我们积极探索，不放过一个细节，从小处入手，通过优化工艺设备参数，达到降低能源消耗，降低炼钢成本的目的。150T转炉的干法除尘系统以静电除尘器为主要核心设备，根据现有经验，对静电除尘器电源系统进行优化，有效降低电场的电能消耗。

1 系统及工艺概述

干法除尘系统的静电除器由A，B，C，D四个电场组成，其中A，B电场安装在静电除尘器入口，60%～70%的烟尘由A，B电场收集，其余由C，D电场收集。A，B电场一次侧电流约为300～400 A，二次侧电压约为40～55 kV；C，D电场一次侧电流约为600 A，二次侧电压约为50～60 kV。在电场投用的这两年时间里，除尘效果良好，烟气含尘量小于10 mg/m3。但电场一直处于接近于满负荷状态，尤以C，D电场严重，因为烟尘经过A，B电场后，比电阻增加，C，D电场平均电压和电流一直处于一个很高的水平，且在非吹炼阶段四个电场也处于高电压水平，所以就造成了电能的巨大浪费。长时间满负荷运行，造成设备温升高，造成设备故障较多，影响设备的使用寿命。

2 控制方案

根据设备运行情况和基于设备稳定运行和节能降耗的目的。首先开发出一种全新的控制方式，即在吹炼时期电场工作在标准模式，在非吹炼阶段电场即降低负荷工作在低电压模式即节能模式。这样就能大大降低电场的电能消耗，且电场设备也不会一直工作在满负荷状态。根据对电场内部的观察和对C，D电场在标准模式下的电压和电流的分析，认为在标准模式下，C，D电场提供的能量也远超出工艺需求，所以针对这一现象，在保证除尘效果的前提下，对C，D电场的电压和电流进行了限幅处理，进一步达到节能降耗的目的。

对高压电场的节能模式的开发分为两个部分，第一步首先完成在非吹炼期间使得四个电场工作在低电压模式，该模式投用后，根据实际情况在继续进行第二步，在保证除尘效果的前提下，对工作在标准模式下的C，D电场电压和电流进行优化，进一步达到节能的效果。

3 技术原理

静电除尘器电源系统由智能控制柜，高压整流变压器，信号传输光缆等组成。如图1所示，智能控制单元输出脉冲控制信号给脉冲变换单元，控制SCR整流器相位角，SCR整流器由处于同一相位上的两个反并联晶闸管构成。通过高压采集单元采集变压器二次侧电压和电流信号，并通过光缆将该信号传输到智能控制单元，通过其内部引入的模糊控制数学模型计算，来控制晶闸管的相位角，从而达到控制变压器二次侧电流和电压的目的。

静电除尘器主要目的就是对转炉冶炼过程中的烟尘进行净化处理，所以其和转炉的生产紧密相关。当转炉冶炼完毕后，基本没有没有烟气产生，当此时让电场继续工作在标准模式下，势必会造成电能的巨大浪费。因此在非吹炼期间只要将电场的电流和电压降低就可以实现电场的节能目的。

电场由A，B，C，D四个电场组成，其中A，B两个电场处于电场的进口，C，D电场处于电场的出口。转炉吹炼产生的烟尘经过蒸发冷却器降温调质后进入静电除尘器内部，由于A，B电场内部烟尘量较大，比电阻较小，电离程度大，闪络次数较多，而经过A，B电场净化后的烟气到达C，D电场后，比电阻明显增大，电离程度较低，那么C，D电场的自消式闪络将比较少，火化率较低，那么电压和电流将处于很高的水平。但随之而来的就是大多数静电除尘器都会出现的反电晕现象，即随着能量的不断注入，当收尘效率达到最佳除尘效率后，如果继续加强电能的注入，高比电阻值的粉尘将会产生反电晕现象，灰尘电荷不能很快的移动至集电极，结果灰尘之间就有很强的电场，将导致灰层内的局部放电，同时产生正电荷离子，将已分离的粉尘再次返回至气流中，不仅造成电能的巨大浪费，同时也造成电场内部二次扬尘，造成除尘效率低下。图2为电场电压和烟气排放的一直数据对比，可以看出，即使电场电压增加到很高，但排放的烟尘却没有明显的变化。当前C，D电场在正常模式下工作电压可以达到55KV，电流在2200～2700 mA。已经大大超出了最佳除尘电压，因此可以根据现场除尘效果，将C，D电场的参数做适当的优化处理。

4 技术方案

4.1 电场节能模式的开发

制定出以下的节能模式方案：在转炉出钢时，C，D电场首先进入节能模式，A，B电场为收集溅渣护炉时的烟气仍然工作在高电压模式，待溅渣护炉完毕后，A，B电场也工作在节能模式下。直到下一次兑铁信号来临，四个电场恢复到高电压模式。具体实施步骤如下。

（1）修改高压电场控制柜参数，增加工作模式2，并设置其二次侧电压幅值为Us=35 kV，并在通讯设置中允许PLC变更模式选择。

（2）重新设置电场与PLC之间的通讯参数，增加PLC控制高压电场模式选择参数和模式使能参数，如A电场增加DB201.DBX0.4为电场模式选择使能开关，增加DB201.DBB2为电场模式选择，当DB201.DBX0.4从0变为1时，模式选择有效，同时DB201.DBB2给出当期电场需要工作的模式，为1时电场处于工作模式1，即为高电压模式，为2时电场处于工作模式2，即为节能模式。

（3）编制程序，实现在出钢时，C，D电场进入工作模式2，溅渣护炉结束后，A，B电场进入工作模式2，即溅渣护炉结束后，四个电场全部进入节能模式，直到转炉兑铁信号到来，高压电场恢复至工作模式1。

（4）绘制HMI画面，增加电场手自动切换，在自动状态下，按照步骤3执行，手动状态下，可以实现高压电场1，2模式的切换。

4.2 C，D电场参数优化

C，D电场工作在最佳电晕模糊功率的模糊优化模式下工作，电场内部闪络次数很少，电压和电流一直维持在很高的位置，二次侧电压Us大约维持在60～70 kV之间，二次侧电流Is大约在2900～3000 mA，接近于设备的满负荷工作状态，综合以上分析，C，D电场的工作方式不仅造成电能的巨大浪费，同时也产生了一定的反电晕现象。高压控制柜内快熔烧坏故障较多有发生，且变压器的油温高达80 ℃，HV检测单元因为高温也经常保护造成控制柜报光缆故障。为增强电场运行稳定性和节能效果，需要对电场的控制参数进行修整，以适应当前的工况。

4.3 运行情况

设备投用以来，没有影响电场的除尘效率，不仅节约了大量的电能，同时设备温度和线缆温度由原有的50℃降低至30摄氏度，故障率明显降低。

5 结语

在没有影响除尘效果的前提下，开发静电除尘器的节电模式，经济效益十分明显，同时有效的降低了设备的负荷，增加了设备运行稳定率和使用寿命。

参考文献

[1] 赵会良，罗承沐，覃穆，等.电除尘中的高压供电技术[J].高电压技术，1996（1）：66-69.

[2] 蒙骝.火电厂影响电除尘器性能的主要因素[J].2006，11.endprint

摘 要：通过高压电场节能模式的开发，改变150T干法除尘系统的静电除尘器工作模式，降低故障率，从而达到节能降耗的目的。

关键词：高压电场 节能 静电除尘器 满负荷

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0109-02

应节能环保要求，在河北钢铁“绿色发展”战略和宣钢公司“提质增效献一计”活动政策指引下，我们积极探索，不放过一个细节，从小处入手，通过优化工艺设备参数，达到降低能源消耗，降低炼钢成本的目的。150T转炉的干法除尘系统以静电除尘器为主要核心设备，根据现有经验，对静电除尘器电源系统进行优化，有效降低电场的电能消耗。

1 系统及工艺概述

干法除尘系统的静电除器由A，B，C，D四个电场组成，其中A，B电场安装在静电除尘器入口，60%～70%的烟尘由A，B电场收集，其余由C，D电场收集。A，B电场一次侧电流约为300～400 A，二次侧电压约为40～55 kV；C，D电场一次侧电流约为600 A，二次侧电压约为50～60 kV。在电场投用的这两年时间里，除尘效果良好，烟气含尘量小于10 mg/m3。但电场一直处于接近于满负荷状态，尤以C，D电场严重，因为烟尘经过A，B电场后，比电阻增加，C，D电场平均电压和电流一直处于一个很高的水平，且在非吹炼阶段四个电场也处于高电压水平，所以就造成了电能的巨大浪费。长时间满负荷运行，造成设备温升高，造成设备故障较多，影响设备的使用寿命。

2 控制方案

根据设备运行情况和基于设备稳定运行和节能降耗的目的。首先开发出一种全新的控制方式，即在吹炼时期电场工作在标准模式，在非吹炼阶段电场即降低负荷工作在低电压模式即节能模式。这样就能大大降低电场的电能消耗，且电场设备也不会一直工作在满负荷状态。根据对电场内部的观察和对C，D电场在标准模式下的电压和电流的分析，认为在标准模式下，C，D电场提供的能量也远超出工艺需求，所以针对这一现象，在保证除尘效果的前提下，对C，D电场的电压和电流进行了限幅处理，进一步达到节能降耗的目的。

对高压电场的节能模式的开发分为两个部分，第一步首先完成在非吹炼期间使得四个电场工作在低电压模式，该模式投用后，根据实际情况在继续进行第二步，在保证除尘效果的前提下，对工作在标准模式下的C，D电场电压和电流进行优化，进一步达到节能的效果。

3 技术原理

静电除尘器电源系统由智能控制柜，高压整流变压器，信号传输光缆等组成。如图1所示，智能控制单元输出脉冲控制信号给脉冲变换单元，控制SCR整流器相位角，SCR整流器由处于同一相位上的两个反并联晶闸管构成。通过高压采集单元采集变压器二次侧电压和电流信号，并通过光缆将该信号传输到智能控制单元，通过其内部引入的模糊控制数学模型计算，来控制晶闸管的相位角，从而达到控制变压器二次侧电流和电压的目的。

静电除尘器主要目的就是对转炉冶炼过程中的烟尘进行净化处理，所以其和转炉的生产紧密相关。当转炉冶炼完毕后，基本没有没有烟气产生，当此时让电场继续工作在标准模式下，势必会造成电能的巨大浪费。因此在非吹炼期间只要将电场的电流和电压降低就可以实现电场的节能目的。

电场由A，B，C，D四个电场组成，其中A，B两个电场处于电场的进口，C，D电场处于电场的出口。转炉吹炼产生的烟尘经过蒸发冷却器降温调质后进入静电除尘器内部，由于A，B电场内部烟尘量较大，比电阻较小，电离程度大，闪络次数较多，而经过A，B电场净化后的烟气到达C，D电场后，比电阻明显增大，电离程度较低，那么C，D电场的自消式闪络将比较少，火化率较低，那么电压和电流将处于很高的水平。但随之而来的就是大多数静电除尘器都会出现的反电晕现象，即随着能量的不断注入，当收尘效率达到最佳除尘效率后，如果继续加强电能的注入，高比电阻值的粉尘将会产生反电晕现象，灰尘电荷不能很快的移动至集电极，结果灰尘之间就有很强的电场，将导致灰层内的局部放电，同时产生正电荷离子，将已分离的粉尘再次返回至气流中，不仅造成电能的巨大浪费，同时也造成电场内部二次扬尘，造成除尘效率低下。图2为电场电压和烟气排放的一直数据对比，可以看出，即使电场电压增加到很高，但排放的烟尘却没有明显的变化。当前C，D电场在正常模式下工作电压可以达到55KV，电流在2200～2700 mA。已经大大超出了最佳除尘电压，因此可以根据现场除尘效果，将C，D电场的参数做适当的优化处理。

4 技术方案

4.1 电场节能模式的开发

制定出以下的节能模式方案：在转炉出钢时，C，D电场首先进入节能模式，A，B电场为收集溅渣护炉时的烟气仍然工作在高电压模式，待溅渣护炉完毕后，A，B电场也工作在节能模式下。直到下一次兑铁信号来临，四个电场恢复到高电压模式。具体实施步骤如下。

（1）修改高压电场控制柜参数，增加工作模式2，并设置其二次侧电压幅值为Us=35 kV，并在通讯设置中允许PLC变更模式选择。

（2）重新设置电场与PLC之间的通讯参数，增加PLC控制高压电场模式选择参数和模式使能参数，如A电场增加DB201.DBX0.4为电场模式选择使能开关，增加DB201.DBB2为电场模式选择，当DB201.DBX0.4从0变为1时，模式选择有效，同时DB201.DBB2给出当期电场需要工作的模式，为1时电场处于工作模式1，即为高电压模式，为2时电场处于工作模式2，即为节能模式。

（3）编制程序，实现在出钢时，C，D电场进入工作模式2，溅渣护炉结束后，A，B电场进入工作模式2，即溅渣护炉结束后，四个电场全部进入节能模式，直到转炉兑铁信号到来，高压电场恢复至工作模式1。

（4）绘制HMI画面，增加电场手自动切换，在自动状态下，按照步骤3执行，手动状态下，可以实现高压电场1，2模式的切换。

4.2 C，D电场参数优化

C，D电场工作在最佳电晕模糊功率的模糊优化模式下工作，电场内部闪络次数很少，电压和电流一直维持在很高的位置，二次侧电压Us大约维持在60～70 kV之间，二次侧电流Is大约在2900～3000 mA，接近于设备的满负荷工作状态，综合以上分析，C，D电场的工作方式不仅造成电能的巨大浪费，同时也产生了一定的反电晕现象。高压控制柜内快熔烧坏故障较多有发生，且变压器的油温高达80 ℃，HV检测单元因为高温也经常保护造成控制柜报光缆故障。为增强电场运行稳定性和节能效果，需要对电场的控制参数进行修整，以适应当前的工况。

4.3 运行情况

设备投用以来，没有影响电场的除尘效率，不仅节约了大量的电能，同时设备温度和线缆温度由原有的50℃降低至30摄氏度，故障率明显降低。

5 结语

在没有影响除尘效果的前提下，开发静电除尘器的节电模式，经济效益十分明显，同时有效的降低了设备的负荷，增加了设备运行稳定率和使用寿命。

参考文献

[1] 赵会良，罗承沐，覃穆，等.电除尘中的高压供电技术[J].高电压技术，1996（1）：66-69.

[2] 蒙骝.火电厂影响电除尘器性能的主要因素[J].2006，11.endprint