软稳电源应用在铜冶炼烟气中的优势

软稳电源应用在铜冶炼烟气中的优势

郝晓东

北方铜业垣曲冶炼厂 

摘要：介绍了软稳电源在电收尘器处理铜冶炼产生的高温含尘烟气中的应用情况。电收尘器供电电源的送电情况直接影响到电场的收尘效率，生产实践表明，软稳电源更适合用于铜冶炼烟气处理系统的电收尘器，各电场的二次电压均可稳定在40kV左右，电场收尘效果较好，收灰量大，有利于企业提高环境效益和经济效益。

关键词：软稳电源 电收尘器  铜冶炼烟气处理

垣曲冶炼厂铜冶炼采用的是富氧底吹熔炼技术，熔炼炉所产生的高温含尘烟气经熔炼余热锅炉、电收尘器处理后，送入制酸净化洗涤工序稀酸洗涤净化，经二转二吸制酸工艺生产工业硫酸，制酸尾气脱硫达标后排放。该冶炼技术在熔炼系统产生的烟气具有温度高、粉尘含量大、成分复杂的特点。在处理铜冶炼产生的高温含尘烟气时，通常会采用电收尘器来收集高温烟气中的烟尘。电收尘器是利用高压电场产生的静电力对烟气中的粉尘进行捕集进而除去的装置，是净化熔炼炉烟气的理想设备，但铜冶炼烟气中的烟尘易粘附在电收尘器电场内的阳极板及阴极芒刺线上，对供电电源的送电效果造成影响，影响收尘效率。

1 现状分析

垣曲冶炼厂熔炼电收尘器采用泰兴电除尘设备厂有限公司生产的二相工频电源供电，其主要设计参数如下：

（1）工频电源选型：72kV/400mA；

（2）电源控制系统：可控硅导通角控制系统； 静电除尘控制器通过可控硅触发单元，通过调整导通角的方式，控制电源母线电压，进而控制电场二次电压。

目前工频电源电收尘器二次电压不稳定，无法正常送电，电场收尘效率低下，大量烟尘后移进入后续工序。在制酸系统净化工序，压滤机卸料频繁，每天需卸料1-2次，一动翻板液位计班班堵塞，每班需清理多次液位计内酸泥，否则无法进行取样和查看液位。收尘器出口烟气含尘浓度高，导致大量粉尘沉积在底吹高温风机和电收尘器出口水平烟道部分，引起烟道运行阻力增大，导致引风机运行电耗急剧升高。底吹高温风机使用6-10天就会造成风机烟灰堵塞，需要倒备用风机。

除尘器出口烟气含尘浓度高，导致大量粉尘积聚在烟道中，严重情况下甚至会堵死烟道，造成风烟系统及其后续制酸系统完全瘫痪，严重影响到了垣曲冶炼厂的安全生产。为解决烟道堵塞的问题，冶炼厂不得不定期进行清烟灰工作， 因而不得不频繁停炉。根据冶炼厂现运行现状，每隔 1-2 个月进行一次停炉小修，在停炉小修时间段内，由人工打开除尘器出口烟道上面的人孔门，进行清灰工作，达到疏通烟道的目的，此项工作耗费大量人力物力和时间，极大影响了生产送风时率。

2 软稳电源的特性

电收尘器是一种连续运行设备，锅炉运行工况、煤种、灰分特性、本体情况及运行人员操作方式等因素，最终都会导致电收尘器电场工况变化，可以说电场工况随时随地在发生变化。这种不断变化的状态对收尘器电源来说是极大的考验。

基于电收尘器的工作原理，我们希望电场运行电压越高越好，电压越高除尘效率越大；但过高的电压容易导致电场发生火花放电现象，火花放电现象越严重，通过多种因素影响，最终导致除尘效率下降越严重。考虑到正反两方面影响因素， 除尘器电场实际运行电压为一个区间值，区间上限值由火花电压决定，区间下限值由控制系统决定。电压区间范围越小，除尘效率越高，电压区间范围越大，除尘效率越低。

由于除尘器供电电源的工作环境不可能都处于理想状态之中，烟气的温度、湿度、粉尘浓度等等都会引起电压值的偏移。由于常规电源属于硬特性，火花放电时，其输出的电流将会极大幅的增长，相当于负载加重，其输出的电压不会下降，也就是它没有自动抑制火花放电的功能。也就是不能适应这种不可能是理想的环境，必然火花特性不好。但是软稳电源的软特性表现在，当要发生火花放电时，输出电流将加大，由于电源内阻很高，所以内压降随之增高，根据全电路欧姆定律，外压降等于电动势与内压降之差，而随之下降，起到了负反馈的作用，避免了火花的发生，也就是这种电路结构具有自动抑制火花放电的功能，也就是很大程度上，改善了火花特性。

软稳电源采用三相电源供电经过滤波整流、电压调整、高频逆变、闪络控制等环节为电场提供可靠的始终处于火花临界处的输出电压，减少了火花电压造成的能量损失及无法连续供电弊端，大幅提高了输入电压的有效利用，改善除尘效果。

3 软稳电源的应用效果

2021年10-11月大修期间，垣曲冶炼厂对电收尘器进行了更新改造，电收尘器1系统尝试使用软稳电源，2系统保留原来的工频电源。结合电收尘器的实际运行情况，在2022年运行期间对不同供电电源在铜冶炼烟气条件下的送电效果及收尘效率进行了分析，为铜冶炼系统电收尘器供电电源的选择提供借鉴。

电收尘器电场的二次电压的高低直接反映电场工作情况的好坏，由表1可知，在大修后系统开车期间烟气流通的过程中，1系统软稳电源二次电压可以保证在40kV左右（月度平均值，下同），2系统工频电源二次电压则在30kV左右；1系统月送灰量明显增多，高于2系

统月送灰量50斗左右；1系统收尘效率高于2系统10%左右。由此可见，软稳系统运行情况较好。

随机取每个系统的1电场进行对比，由表2可以发现，1-1电场二次电压稳定在35-45kV之间，而2-1电场二次电压最高均未超过40kV，且二次电压最低时几乎无效果，可以发现，2系统二次电压及其不稳定，1系统二次电压相对稳定，且明显高于2系统。软稳1系统送灰量接近2系统的2倍多，可以发现，软稳系统收灰效果好，工频电源系统收灰效果较差。

在2022年系统运行过程中，底吹高温风机平均运行50天左右，最长运行时间65天，较大修之前运行寿命大幅提升；1系统送电情况稳定，二次电压平均在40kV左右，电收尘烟灰量日均25斗，明显增多；小修清理烟道烟灰时间延长至6个月左右一次，且电收尘至净化入口水平烟道内烟灰较少，系统阻力明显降低；净化系统压滤机卸料时间间隔3天左右，一动液位计未经常堵塞。硫酸系统运行整体良好。

4 结语

软稳电源控制系统先进，控制精度高，电场自动化程度高。当电场工况发生变化时，软稳电源控制系统可以根据电场工况变化情况“自适应性”调整电源运行状态。

生产运行实践表明，软稳电源的运行稳定性好，能够保障铜冶炼烟气处理系统电收尘器电场稳定运行，有利于提高收尘效率，为后续工序硫酸的正常生产创造了稳定条件，进一步提高了企业的环境效益和经济效益。

参考文献：

[1]陈颖.电收尘器用高频电源的供电特性研究[J].中国环保产业,2015(6):47-50.

[2]方项林，苏江峰，陈儒稼.电收尘器供电电源的优选分析[J].硫酸工业，2022(4):40-42.