轉爐干法除塵三相電源的可行性研究

李 紀，王福升

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司鋼軋作業部，河北 唐山 063200)

首鋼京唐一期300T轉爐干法除塵與煤氣回收系統（DDS）之前由SIEMENS/VAI供貨并投入使用，基于當時國家的排放標準設計已無法滿足當前的粉塵排放要求，此外，隨轉爐容量擴大和使用年限的增加，直接增加了煙氣量。因此，對DDS系統提高效率、升級改造迫在眉睫。

1 控制系統改造的實施

1.1 目前電場控制系統存在的問題

目前京唐煉鋼部轉爐在冶煉過程中所出現的部分冒煙現象，而非單一設備運轉不正常所引起的。針對該粉塵排放濃度做出對自動化系統及高壓電源系統升級改造。主要內容如下。

1.1.1 電氣及自動化部分

DDS排放超標是系統問題，應有高效的電場控制與清灰設備相配合，同時需優化工藝操作，設備精細化維護，增加輸灰系統的工作裕量，以及風機、溫度、振打等方面進行優化控制，需要DDS系統實現多方面協同控制。

1.1.2 高壓電源部分

高壓電源是干法除塵關鍵設備。該系統當前使用的單向可控硅調壓電源。

由于其控制響應、執行速度慢、電耗大、除塵效率低等，已無法滿足現在國家粉塵排放要求。

為提高干法除塵排放穩定性，實現粉塵排放達到新標準，同時降低設備故障率和電耗，進行高壓電源系統升級已是當務之急。

1.2 改造設計思路

1.2.1 三相IGBT電源的控制原理

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

直流電壓經過IGBT控制后輸出可調電壓，傳輸至高壓變壓器和高壓整流器，經過高壓電抗器傳輸至靜電除塵器內部。

高壓采集單元將采集到的電壓、電流信號通過光纖傳輸到智能控制單元，同時在操作界面上進行顯示，便于對電場的電壓、電流狀態進行實時監控，并進行調整控制。

控制原理圖如下圖1所示。

1.2.2 電源升級設備改造量比較

電源升級線路變更比較：三相IGBT變頻電源，主進線電源為380V，經過IGBT變頻后，電壓可達到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，相對的元器件較多，控制復雜，元器件尺寸較小，IGBT開關頻率高，變壓器全波整流，波紋電壓要相對低，說明直流電壓品質要相對高。

1.2.3 節能方面

三相IGBT變頻電源，在輸出時要保證可靠、較高的電壓和電流，根據功率計算，它在輸出上是不體現節能的，它的節能主要體現在變壓器的消耗上，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，同時由于電場設置了電壓、電流限制，也降低了電能消耗。

圖1 三相電源控制系統原理圖

1.3 改造方案

（1）第一至四電場更換三相智能變頻高壓電源(90KV/2200mA)，將比現有電場單相SCR高壓電源(90KV/3000mA)的除塵效率提高一倍，且節電35%以上，運行時始終保持高壓運行，比現有設備高10KV～20KV，有力克服反電暈現象。

（2）更換三相智能變頻高壓電源后，電場除塵效率和收集粉塵能力大幅提升，

根據操作工藝變化采用多種控制模式切換，實現在冶煉周期內除塵功率最大化。采用IGBT比現有單相電源控制響應速度快50倍～300倍。

（3）利用IGBT變頻控制與智能模糊功率優化相結合的控制技術，除塵效率比現有系統提高40%～50%的基礎上更加節省電耗，降低環保運營成本。

2 結語

針對我國冶金轉爐冶煉周期內工藝波動大，導致粉塵濃度及比電大等情況，推出的基于IGBT變頻控制技術與智能控制相結合的高壓控制系統，滿足轉爐排放的要求。本文關于的電場控制技術的改造對其他鋼廠的技術改造提供了借鑒作用。

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