转炉干法除尘三相电源的可行性研究

李 纪，王福升

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢轧作业部，河北 唐山 063200)

首钢京唐一期300T转炉干法除尘与煤气回收系统（DDS）之前由SIEMENS/VAI供货并投入使用，基于当时国家的排放标准设计已无法满足当前的粉尘排放要求，此外，随转炉容量扩大和使用年限的增加，直接增加了烟气量。因此，对DDS系统提高效率、升级改造迫在眉睫。

1 控制系统改造的实施

1.1 目前电场控制系统存在的问题

目前京唐炼钢部转炉在冶炼过程中所出现的部分冒烟现象，而非单一设备运转不正常所引起的。针对该粉尘排放浓度做出对自动化系统及高压电源系统升级改造。主要内容如下。

1.1.1 电气及自动化部分

DDS排放超标是系统问题，应有高效的电场控制与清灰设备相配合，同时需优化工艺操作，设备精细化维护，增加输灰系统的工作裕量，以及风机、温度、振打等方面进行优化控制，需要DDS系统实现多方面协同控制。

1.1.2 高压电源部分

高压电源是干法除尘关键设备。该系统当前使用的单向可控硅调压电源。

由于其控制响应、执行速度慢、电耗大、除尘效率低等，已无法满足现在国家粉尘排放要求。

为提高干法除尘排放稳定性，实现粉尘排放达到新标准，同时降低设备故障率和电耗，进行高压电源系统升级已是当务之急。

1.2 改造设计思路

1.2.1 三相IGBT电源的控制原理

交流电源经过滤波器后，再经过桥式整流和大容滤波后可在直流母线上获得稳定的直流电压。IGBT电路负责变频器功率输出的部分。包含IGBT模块和IGBT的触发电路和电流反馈元件。

直流电压经过IGBT控制后输出可调电压，传输至高压变压器和高压整流器，经过高压电抗器传输至静电除尘器内部。

高压采集单元将采集到的电压、电流信号通过光纤传输到智能控制单元，同时在操作界面上进行显示，便于对电场的电压、电流状态进行实时监控，并进行调整控制。

控制原理图如下图1所示。

1.2.2 电源升级设备改造量比较

电源升级线路变更比较：三相IGBT变频电源，主进线电源为380V，经过IGBT变频后，电压可达到460V～660V，然后供电给变压器。

元器件及安装尺寸比较：三相IGBT变频电源，相对的元器件较多，控制复杂，元器件尺寸较小，IGBT开关频率高，变压器全波整流，波纹电压要相对低，说明直流电压品质要相对高。

1.2.3 节能方面

三相IGBT变频电源，在输出时要保证可靠、较高的电压和电流，根据功率计算，它在输出上是不体现节能的，它的节能主要体现在变压器的消耗上，变频整流变压器电抗要比三相可控硅的配套变压器小1/10以上，电能在变压器的消耗直线下降，同时由于电场设置了电压、电流限制，也降低了电能消耗。

图1 三相电源控制系统原理图

1.3 改造方案

（1）第一至四电场更换三相智能变频高压电源(90KV/2200mA)，将比现有电场单相SCR高压电源(90KV/3000mA)的除尘效率提高一倍，且节电35%以上，运行时始终保持高压运行，比现有设备高10KV～20KV，有力克服反电晕现象。

（2）更换三相智能变频高压电源后，电场除尘效率和收集粉尘能力大幅提升，

根据操作工艺变化采用多种控制模式切换，实现在冶炼周期内除尘功率最大化。采用IGBT比现有单相电源控制响应速度快50倍～300倍。

（3）利用IGBT变频控制与智能模糊功率优化相结合的控制技术，除尘效率比现有系统提高40%～50%的基础上更加节省电耗，降低环保运营成本。

2 结语

针对我国冶金转炉冶炼周期内工艺波动大，导致粉尘浓度及比电大等情况，推出的基于IGBT变频控制技术与智能控制相结合的高压控制系统，满足转炉排放的要求。本文关于的电场控制技术的改造对其他钢厂的技术改造提供了借鉴作用。

[1]佟圣刚.干法除尘条件下的转炉冶炼工艺探索[J]，山东冶金，2010(6)：10-11.