三相高壓硅整流電源在轉(zhuǎn)爐干法除塵中的應(yīng)用

張玉樸 田 野 席育棕 李永輝

(中國重型機械研究院股份公司，陜西710032)

轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程中，O2和C激烈反應(yīng)產(chǎn)生帶有高濃度的CO煙氣，高溫?zé)煔馔ㄟ^汽化冷卻煙道降溫至800～1000℃進入蒸發(fā)冷卻器，蒸發(fā)冷卻器通過雙介質(zhì)噴槍利用蒸汽(或N2)將水霧化直接噴射到煙氣中，通過水相變吸熱，水霧被汽化蒸發(fā)，煙氣被降至所需的溫度(200～250℃)，部分煙塵與水滴碰撞凝聚成大顆粒而沉降，約有40%的粗粉塵沉降至粗灰倉，煙氣同時被加濕調(diào)質(zhì)，使煙氣比電阻更適合在電除塵器內(nèi)凈化處理。被冷卻后的煙氣進入圓筒型靜電除塵器，靜電除塵器設(shè)四個電場，采用高壓直流電源，經(jīng)放電極和收塵極收集剩余較難捕集的細粉塵，使經(jīng)過電除塵器的煙氣含塵量在15 mg/Nm3以下；煙氣經(jīng)過電場內(nèi)陰陽極時，粉塵被吸附在收塵極表面，通過振打裝置及刮灰機，使灰塵落入除塵器底部下面的鏈式輸灰機中，灰塵被細輸灰系統(tǒng)收集到灰倉。經(jīng)過降溫除塵后的煙氣被風(fēng)機抽出，如果CO和O2含量滿足回收條件，通過液壓切換站，由放散杯閥和回收杯閥切換到煤氣冷卻器，將煤氣再次冷卻后送入煤氣柜；不滿足回收條件則通過液壓切換站切換到放散煙囪，由點火裝置點燃并放散。

1 轉(zhuǎn)爐干法除塵

轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝流程圖如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝流程Figure 1 Process flow of dry removal in converter

靜電除塵器是轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，轉(zhuǎn)爐煙氣中約60%的粉塵由靜電除塵器捕集。因此，保證靜電除塵器的除塵效率就能使轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)達到預(yù)期的性能。

2 除塵效率的理論依據(jù)

保證靜電除塵器除塵效率的理論依據(jù)是電除塵效率公式——多依奇(Deutsch)公式

式中，A為總集塵面積，單位m2；Q為煙氣流量，單位m3/s；ω為粉塵驅(qū)進速度，單位m/s；f為比集塵面積，單位m2/(m3/h)。

由多依奇(Deutsch)公式看出，正確選定驅(qū)進速度ω值，就能保證電除塵器達到預(yù)期的性能。

驅(qū)進速度是荷電粒子在電場力的作用下向收塵極表面運動的速度。它是對電除塵器性能進行比較和評價的重要參數(shù)。電除塵器的有效驅(qū)進速度ωe與施加到電場中單位面積A上的電暈功率Pc成正比，即ωe=KPc/A，Pc為單位極板面積電暈功率，單位kW；A為電場中單位極板面積，單位m2；K為整流系數(shù)。

通過提高供電電壓和增加供電電流的方式都可以提高供電功率；在極距和工況條件相同的情況下，提高電場的平均電壓就可以提高粉塵驅(qū)進速度，進而提高除塵效率。

3 三相工頻硅整流電源的技術(shù)優(yōu)勢

(1)由于單相的二次電壓脈動幅度大，峰值與有效值的關(guān)系為0.707。三相電源輸出的二次電壓平穩(wěn)，峰值電壓與有效值、平均值電壓基本一致，在相同的擊穿電壓下，二次輸出平均電壓可提高15%以上。

靜電除塵器電場空載調(diào)試時單相和三相電源的伏安特性曲線如圖2所示。當單相電源升到65 kV時，電場已經(jīng)發(fā)生零星閃絡(luò)現(xiàn)象，而三相電源即使升到78 kV，電場也沒有任何閃絡(luò)跡象。

(2)三相電源功率因數(shù)≥95%時，電網(wǎng)損耗較小；能有效地克服單相高壓直流電源功率因數(shù)低(<70%)，缺相損耗，不平衡供電的弊端。

由上可知，三相工頻硅整流電源有較高的二次輸出平均電壓，根據(jù)多依奇(Deutsch)公式可提高靜電除塵器的除塵效率。

圖2 單相/三相伏安特性曲線Figure 2 Single-phase/three-phase volt-ampere curve

4 結(jié)論

靜電除塵器設(shè)有四個電場，收集的粉塵按煙氣流向主要集中在第一和第二電場。轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程中，第一電場的煙氣含塵量高，工況條件最為惡劣，第一電場的高壓直流電源的工作狀態(tài)直接影響隨后的第二、三電場的高壓直流電源。在多個轉(zhuǎn)爐干法除塵的工程中，第一電場采用三相工頻硅整流電源GGAJ06-90KV，其余電場采用單相工頻硅整流電源GGAJ02-72KV，很好地保證了轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的工作性能。

[1] 懷特HJ. 王成漢，譯. 工業(yè)電除塵[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1984.