高频电源及高频叠加脉冲电源在烧结机头除尘的应用

摘 要：随着国家环保排放标准不断提高，原有除尘设备已无法满足排放要求，必须进行升级改造。对电除尘器本体进行大修换新，并采用高频电源和高频叠加脉冲电源等新技术、新设备来提高电场收尘效率，是除尘设备升级改造取得成功的关键。本钢集团北营炼铁厂360平烧结机头除尘器大修改造完成后，经检测达到技术协议要求的排放标准。改造取得圆满成功。

关键词：电除尘器;高频电源;高频叠加脉冲电源;排放达标

随着环保排放标准的不断提高，原有已生产钢铁行业烧结生产工序的机头电除尘器排放已经超标。按照国家要求，必须限期完成整改。高频电源+高频叠加脉冲电源组合使用的新技术是提高电除尘器收尘效率，满足排放达标要求的必要措施和保证。

本钢集团北营炼铁厂360平烧结于2006年10月投产，机头电除尘器设计为两台机双室三电场。生产至今，除尘器内部极板、极线腐蚀严重变形，收尘效果下降明显。对360平烧结机头除尘器进行升级改造已迫在眉睫。

1 静电除尘原理及高频电源及高频叠加脉冲电源优势和特点

1.1 静电除尘的工作原理

电除尘器电场通电后，随着通电电压升高电场强度增大，空气被电离。电离在放电极附近开始，在电场内部形成大量的负离子与电子，在电场力的作用下源源不断的向收尘极运动，在两极间形成动态稳定的空间电荷分布。

由多依奇-安德森效率公式η=1-e（-A/Q）ω可以得出，在电除尘器进口烟气量和电除尘器比集塵面积一定的前提条件下，提高驱进速度能有效提升电除尘器收尘效率。通过驱进速度 ω的表达式我们可以发现驱进速度跟电场强度、荷电电场强度成正比关系，所以静电除尘的除尘效率在很大程度上依赖于电除尘器电源技术。

1.2 高频电源

1.2.1 高频电源的控制原理

高频电源控制主要通过调频控制来实现，工作的基本原理把三相工频电源整流变成直流，经逆变电路逆变成10KHz以上的高频交流电流。然后采用高频变压器升压，经高频整流器进行整流滤波，形成几十千赫兹的高频脉动电流供给电除尘电场，经电场容性负载滤波后，电除尘电场阴阳极之间的电压为纯直流电压。这种供电方式相对于过去的工频单相电源最大的好处就是能向电除尘电场提供更高的电压和电流且非常平稳。

1.2.2 高频电源工作原理

高频电源的运行工作方式可以分为两种，一种是充电比节能控制方式，另外自动跟踪控制方式，其中充电比节能控制方式是通过高频控制器来调节，不但可以改变IGBT逆变器频率，同时还可以控制电除尘电场粉尘荷电时间。可以通过不一样的充电比脉冲宽度脉冲来组成，很好迎合各种不同的粉尘比电阻，可以防止反电晕事故的出现，更重要的可以很好地降低电除尘的能耗。高频控制器根据现场工况自动控制IGBT 逆变器频率（频率范围0-40KHz），从而调节输入到电除尘电场的功率，提供合适的电晕电压电流。

1.2.3 高频电源提高除尘效率优势

1.2.3.1 高频电源的优点

①高源电源输出电压高、电流大、频率高，能大幅提高除尘效率达30%以上。

②效率高电耗小，相比工频电源节电20%以上。高频电源的功率因素大于0.9，转换效率在90%以上，而工频电源效率一般不到70%。

1.2.3.2 脉冲电源优点

①输出工作电压达到70-80kV，加大了粉尘的荷电能力。由于脉冲很窄，使得电除尘总的能耗大幅下降，比工频电源节电约60-80%。

②脉冲电源的供电方式，抑制了大量无用的电子流吸附于阳极板的高比电阻粉尘之上，从而有效的防止了电场中反电晕的产生。

1.2.3.3 高频电源+脉冲电源组合的优势

高频电源优势在设备刚运行阶段电压较低，运作的方式特别灵活，除此之外，其在粉尘荷电方面与除尘表现极强，一般适合前级电场运用;脉冲电源设备优势在设备刚运行阶段电压较高，对高比粉尘和微颗粒粉尘有很好的除尘效果。

2 电除尘器大修改造要求及改造方案

2.1 改造要求

满足电除尘器出口烟气排放浓度≤80mg/Nm3排放要求，电源设备稳定运行3个月以上。

2.2 改造方案

经与多家专业技术人员交流，反复研讨，确定了采用不增加收尘面积，将原有电场极板、极线等全部拆除重建。淘汰原有工频电源设备，将一电场改为高频电源，二、三电场改为高频叠加脉冲电源供电的方式。向电场内部增加收尘功率的方式来提高电场收尘效果。

2.2.1 电除尘器本体改造

单台除尘保持双室三电场不变，将原除尘器底部圈梁以上的部分（不含圈梁）包括立柱、大梁、柱间支撑、出、入口喇叭及进出口膨胀节、分布板、槽型板、壁板、顶盖、保温箱、进线箱、高压电源、隔离柜、高、低压电缆、桥架、阴、阳极系统、阴、阳极振打系统等全部更换。

2.2.2 三电部分

（1）高压部分。一电场采用高频电源对电场入口的大颗粒物料进行吸附;二、三电场采用高频基波叠加激能脉冲电源对较细的尘埃进行吸附，保证除尘器出口排放浓度达标。

（2）低压部分。电除尘工艺计算机管理系统将电除尘器高压供电设备、振打设备、清灰设备、加热设备、监测设备、辅助设备等分散设备进行集中管理，实现有机的联合和系统的最佳协调控制。采用工业以太网光纤架构，与高频电源、高频基波叠加激能脉冲电源、低压控制设备除尘器（入口与出口之间，含料位计、输灰系统全部设备等）进行联网控制，实现电除尘数据的高速交换，保证监控的实时性。

3 改造后效果

经过58天的紧张施工改造后，360平烧结机头除尘电除尘器顺利投入运行，至今电场工作稳定，运行良好。12套高频及高频叠加脉冲电源工作稳定。经专业检测机构检测，实际排放浓度小于80mg/Nm3。

4 结语

综上，本钢集团北营炼铁厂360烧结机头除尘改造应用高频电源+高频基波叠加脉冲电源组合使用的新技术、新设备，对电场进行升级改造。达到了技术协议约定的排放标准要求，工程改造取得了圆满成功。

作者简介：矫健（1977-），男，电气助理工程师，高级技师，1998年毕业于本溪市电子工业学校机电技术应用专业，现从事电气运行管理工作。